JP3946985B2 - Fluorescence imaging device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により被測定部から発生した蛍光像を生体組織に関する情報を示す画像として撮像する蛍光画像撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、生体内在色素の励起光波長領域にある励起光を生体組織に照射した場合に、正常組織と病変組織では、発する蛍光強度が異なることを利用して、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内在色素が発する蛍光を検出することにより病変組織の局在、浸潤範囲を認識する蛍光検出装置が提案されている。
【0003】
通常、励起光を照射すると、図6に実線で示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組織からは破線で示すように正常組織から発せられる蛍光より弱い蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるかを判定することができる。
【0004】
さらに、励起光による蛍光を撮像素子などにより撮像し、蛍光の強度に応じた蛍光画像として表示する方法も提案されている。そして、上記技術においては、生体組織に凹凸があるため、生体組織に照射される励起光の強度は均一ではない。また、生体組織から発せられる蛍光強度は、励起光照度にほぼ比例するが、励起光照度は距離の2乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織よりも近くにある病変組織の方が、強い蛍光を受光する場合があり、励起光による蛍光の強度の情報だけでは生体組織の組織性状を正確に識別することができない。このような不具合を低減するために、異なる波長帯域(480nm付近の狭帯域と430nm近傍から730nm近傍の広帯域)から取得した2種類の蛍光強度の比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を表示する方法、すなわち、生体の組織性状を反映した蛍光スペクトルの形状の違いに基づいた画像表示方法や、種々の生体組織に対して一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、この参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射光の強度を検出して、蛍光強度との比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を表示する方法、すなわち、蛍光収率を反映した値を求めて画像表示する方法などが提案されている。また、異なる波長帯域の蛍光強度の除算値または蛍光強度と参照光の照射による反射光の強度の除算値に色の情報を割り当て、その色の違いにより生体組織の病変状態を画像として示す方法や、さらに、その色の違いにより生体組織の病変状態を示す色画像と参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像とを合成することにより、生体組織の形状も画像に反映させた凹凸感のある画像を示す方法なども提案されている。
【0005】
また、上記技術において、生体組織から発生する蛍光強度は非常に弱いため、この蛍光強度に基づく蛍光画像のS/Nは非常に悪いものとなる。従って、この蛍光画像のS/Nを改善する方法として、これまでに、蛍光強度を増大させるために撮像素子で撮像される蛍光画像の強度に基づいて増倍型撮像素子のゲインをコントロールする方法が提案されている。また、検出される蛍光強度から撮像素子のビニングサイズをアクティブに変更する方法も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、増倍型撮像素子のゲインをコントロールする方法では、蛍光強度と共にノイズ強度も増大してしまう。また、撮像素子のビニングサイズを変更する方法では、ビニングにより蛍光強度は増大するが、画素結合時に周辺画素のダークノイズも増大させてしまうため、結果として十分なS/Nを得ることができない。さらに、ビニングサイズの変更のための撮像素子のドライブ回路が複雑となる欠点もある。
【0007】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、蛍光強度のみを増大することにより、その蛍光強度に基づく蛍光画像のS/Nを改善することができる蛍光画像撮像装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による第1の蛍光画像撮像装置は、励起光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、照射手段による励起光の照射により被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像を結像光学系と通して撮像素子により撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された蛍光画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、撮像手段により撮像された蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出する統計量算出手段を有し、撮像手段が、統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とするものである。
【0009】
また、読出手段により読み出された画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、画像処理手段は、所定の有効範囲の画像信号に画像処理を施すものとすることができる。
【0010】
また、読出手段により読み出された画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、表示手段は、画像処理手段により画像処理された所定の有効範囲の前記画像信号に基づいて観察画像を表示するものとすることができる。
【0011】
また、上記所定の有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有するようにすることができる。
【0012】
また、読出手段は、蛍光画像の所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとすることができる。
【0013】
本発明による第2の蛍光画像撮像装置は、励起光および照明光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、照射手段による励起光の照射により被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像および照明光の照射により被測定部から反射される通常像に基づく通常画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された蛍光画像および通常画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、撮像手段により撮像された蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出する統計量算出手段を有し、撮像手段が、統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像および通常像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とするものである。
【0014】
また、読出手段により読み出された画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、画像処理手段は、所定の有効範囲およびその所定の有効範囲に対応する通常画像の画像信号に画像処理を施すものとすることができる。
【0015】
また、読出手段により読み出された画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、表示手段は、画像処理手段により画像処理された蛍光画像および通常画像の所定の有効範囲の画像信号に基づいて観察画像を表示するものとすることができる。
【0016】
また、上記所定の有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有するようにすることができる。
【0017】
また、読出手段は、蛍光画像および通常画像の所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとすることができる。
【0018】
本発明による第3の蛍光画像撮像装置は、励起光および参照光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、照射手段による励起光の照射により被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像および参照光の照射により被測定部から反射される反射像に基づく反射画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された蛍光画像および反射画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、撮像手段により撮像された蛍光画像または反射画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出する統計量算出手段を有し、撮像手段が、統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像および反射像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とするものである。
【0019】
また、読出手段により読み出された画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、画像処理手段は、所定の有効範囲および所定の有効範囲に対応する反射画像の画像信号に画像処理を施すものとすることができる。
【0020】
また、読出手段により読み出された画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、表示手段は、画像処理手段により画像処理された蛍光画像および反射画像の所定の有効範囲の画像信号に基づいて観察画像を表示するものとすることができる。
【0021】
また、上記所定の有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有するようにすることができる。
【0022】
また、読出手段は、蛍光画像および反射画像の所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとすることができる。
【0023】
本発明による第4の蛍光画像撮像装置は、励起光、参照光および照明光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、照射手段による励起光の照射により被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像、参照光の照射による被測定部から反射される反射像に基づく反射画像および照明光の照射により被測定部から反射される通常像に基づく通常画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された蛍光画像、反射画像および通常画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、撮像手段により撮像された蛍光画像または反射画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出する統計量算出手段を有し、撮像手段が、統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像、反射像および通常画像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とするものである。
【0024】
また、読出手段により読み出された画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、画像処理手段は、所定の有効範囲および所定の有効範囲に対応する反射画像および通常画像の画像信号に画像処理を施す
ものとすることができる。
【0025】
また、読出手段により読み出された画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、表示手段は、画像処理手段により画像処理された蛍光画像、反射画像および通常画像の所定の有効範囲の画像信号に基づいて観察画像を表示するものとすることができる。
【0026】
また、上記所定の有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有するようにすることができる。
【0027】
また、読出手段は、蛍光画像、反射画像および通常画像の所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとすることができる。
【0028】
ここで、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、上記「統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御する」とは、例えば、蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量が所定の閾値より小さい場合、つまり蛍光画像の画像信号の大きさが十分な大きさでないときは結像光学系により蛍光像の大きさが縮小されるよう倍率を制御し、また、統計量が所定の閾値より大きい場合、つまり蛍光画像の画像信号の大きさが大きいときは結像光学系により蛍光像の大きさが拡大されるよう倍率を制御し、また、統計量が略所望の値である場合、つまり蛍光画像の画像信号の大きさが適当な大きさのときは結像光学系により蛍光像の大きさが等倍されるよう倍率を制御することを意味する。もしくは、複数の閾値およびその閾値に応じた倍率を設定し、段階的に倍率を変更するようにしてもよい。なお、上記「蛍光像の大きさ」とは、撮像素子に結像される蛍光像の大きさを意味する。
【0029】
また、上記「画像信号に基づく統計量」とは、例えば、蛍光画像または反射画像の画像強度(画像信号そのものを意味する)や表示する際に変換されたY信号(NTSC信号のYIQのY、YCbCrのY等)などから算出される統計量を意味する。また、反射画像の画像信号に輝度情報を割り当てるような場合には、この輝度情報から統計量を算出するようにしてもよい。要は、蛍光画像または反射画像の画像信号に基づく信号や情報から算出される統計量であれば如何なるものでもよい。
【0030】
また、第2の蛍光画像撮像装置においては、蛍光像の大きさに応じて通常像の大きさも制御することができ、例えば、上記のように蛍光像が結像光学系により縮小よび等倍される場合には通常像は等倍するようにし、蛍光像が結像光学系により拡大される場合には通常像も拡大するようにすることができる。
【0031】
また、第3の蛍光画像撮像装置においては、蛍光像の大きさに応じて反射像の大きさも制御することができ、例えば、上記のように蛍光像が結像光学系により縮小される場合は反射像も縮小するようにし、蛍光像が等倍される場合は反射像も等倍するようにし、蛍光像が拡大される場合は反射像も拡大するようにすることができる。
【0032】
また、第4の蛍光画像撮像装置においては、蛍光像の大きさに応じて通常像および反射像の大きさも制御することができ、例えば、上記のように蛍光像が結像光学系により縮小される場合は通常像は等倍し反射像は縮小するようにし、蛍光像が等倍される場合は通常像および反射像も等倍するようにし、蛍光像が拡大される場合は通常像および反射像も拡大するようにすることができる。
【0033】
また、上記第1または第2の蛍光画像撮像装置において、所定の領域は、蛍光画像全体であり、統計量算出手段は、蛍光画像全体の画像信号の統計量を算出するものとすることができる。
【0034】
また、上記第3または第4の蛍光画像撮像装置において、所定の領域は、蛍光画像全体または反射画像全体であり、統計量算出手段は、蛍光画像全体または反射画像全体の画像信号の統計量を算出するものとすることができる。
【0035】
また、上記第1または第2の蛍光画像撮像装置において、所定の領域は、蛍光画像の関心領域であり、統計量算出手段は、関心領域の画像信号の統計量を算出するものとすることができる。
【0036】
また、上記第3または第4の蛍光画像撮像装置において、所定の領域は、蛍光画像または反射画像の関心領域であり、統計量算出手段は、関心領域の画像信号の統計量を算出するものとすることができる。
【0037】
ここで、上記「関心領域」とは、例えば、画像診断に際して、診断上、特に関心度の高い領域を意味する。
【0038】
また、上記「所定の有効範囲」とは、例えば、実際に観察対象物が撮像素子上に結像されている範囲であり、画像診断に際して、撮像される蛍光画像の中で画像として表示させたい範囲などを意味する。
【0039】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、統計量算出手段は、所定の領域内の所定の範囲に関心度に応じた重み付けをする演算をしてその演算された画像信号の統計量を算出するものとすることができる。
【0040】
ここで、上記「所定の領域内の所定の範囲に関心度に応じた重み付けをする演算する」とは、例えば、所定の領域内において、最も関心度の高い範囲の画像信号に1を掛け合わせ、次に関心度の高い領域の画像信号に0.5を掛け合わせ、残りの領域の画像信号に0.1を掛け合わせることにより、関心度に応じた重み付けを行うことを意味する。
【0041】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、画像信号の統計量は、最大値、最小値、平均値、最大値と標準偏差の組み合わせ、最小値と標準偏差の組み合わせおよび平均値と標準偏差の組み合わせの少なくとも1つであり、その統計量の最大値、最小値、平均値のいづれかが小さいとき前記倍率を小さくし、大きいとき前記倍率を大きくするものとすることができる。
【0042】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、読出手段は、所定の有効範囲に応じて読出周波数を制御するものとすることができる。
【0043】
ここで、上記「所定の有効範囲に応じて読出周波数を制御する」とは、例えば、CCDにより撮像された画像を読出手段により画像信号として読み出す場合には、読出手段は基準のクロック信号に基づく水平/垂直転送信号により画像信号を順次読み出していくが、所定の有効範囲が広い程、画像信号を読み出す画素数が多くなるので読出周波数は高くなる。従って、有効範囲の広さに応じて読出周波数が決まり、読出手段はその読出周波数に応じて水平/垂直転送信号により画像信号を順次読み出すことを意味する。
【0044】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、画像信号に基づく画素データが、9bit以上のbit数で示される場合、該データが上位8bit以下のbit数で示されるようビットシフトするビットシフト手段を備え、統計量算出手段は、ビットシフトされた画素データに基づいて統計量を算出するものとすることができる。
【0045】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置は、照射手段、撮像手段および読出手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とすることができる。
【0046】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置は、照射手段、撮像手段および読出手段の一部が挿入部に配設され、挿入部に配設された部分以外の照射手段、撮像手段および読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、倍率制御手段に前記倍率を制御される結像光学系はプロセッサ部内に配設されるものとすることができる。
【0047】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置は、照射手段、撮像手段および読出手段の一部が挿入部に配設され、挿入部に配設された部分以外の照射手段、撮像手段および読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、倍率制御手段に制御される結像光学系が挿入部内に配設されるものとすることができる。
【0048】
【発明の効果】
本発明による第1の蛍光画像撮像装置によれば、統計量算出手段が撮像手段により撮像された蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段が統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像の大きさを決定するようにしたので、蛍光像の強度が弱い場合においても、つまり蛍光画像の画像信号の大きさが所望の値より小さい場合においても、その統計量に基づいて結像倍率系が適当な倍率に制御され蛍光像を縮小することにより蛍光像の強度のみを増大するので、蛍光画像のS/Nを改善することができる。
【0049】
本発明による第2の蛍光画像撮像装置によれば、統計量算出手段が撮像手段により撮像された蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段が統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像および通常像の大きさを決定するようにしたので、上記第1の蛍光画像撮像装置の効果に加え、通常像の大きさを蛍光像の大きさに応じたものとすることができる。
【0050】
本発明による第3の蛍光画像撮像装置は、統計量算出手段が撮像手段により撮像された蛍光画像または反射画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段が統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像および反射像の大きさを決定するようにしたので、上記第1の蛍光画像撮像装置の効果に加え、反射像を蛍光像の大きさに応じた大きさとすることができ、蛍光画像および反射画像を利用して画像演算をする場合においても、適当な画像間演算処理を行うことができる。さらに、統計量算出手段が反射画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出した場合には、撮像手段と被測定部との距離をより反映した倍率に制御することができる。
【0051】
本発明による第4の蛍光画像撮像装置は、統計量算出手段が撮像手段により撮像された蛍光画像または反射画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段が統計量に基づいて結像光学系の倍率を制御することにより蛍光像、反射像および通常画像の大きさを決定するようにしたので、上記第1から第3の蛍光画像撮像装置と同様の効果を得ることができる。
【0052】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、画像処理手段が、所定の領域内の所定の有効範囲の画像信号に画像処理を施すものとした場合には、画像処理時間を短縮することができる。
【0053】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、表示手段が、画像処理手段により画像処理された所定の有効範囲の画像信号に基づいて観察画像を表示するものとした場合には、特に関心度の高い範囲のみを観察画像として表示することができる。
【0054】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、所定の有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御した場合には、結像光学系により縮小された画像であっても拡大表示により視認性を確保することができる。
【0055】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、読出手段が、所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとした場合には、読出処理の時間を短縮することができる。
【0056】
また、上記第1または第2の蛍光画像撮像装置において、所定の領域を、蛍光画像全体とし、統計量算出手段が、蛍光画像全体の画像信号の統計量を算出するものとした場合には、蛍光画像全体を反映したより適当な統計量を算出することができる。
【0057】
また、上記第3または第4の蛍光画像撮像装置において、所定の領域を、蛍光画像全体または反射画像全体とし、統計量算出手段が、蛍光画像全体または反射画像の画像信号の統計量を算出するものとした場合には、蛍光画像全体または反射画像全体を反映したより適当な統計量を算出することができ、特に反射画像全体の画像信号の統計量を算出した場合には、撮像手段と被測定部との距離をより反映した統計量を算出することができる。
【0058】
また、上記第1または第2の蛍光画像撮像装置において、所定の領域を、蛍光画像の関心領域とし、統計量算出手段が、関心領域の画像信号の統計量を算出するものとした場合には、関心領域についてより適当な統計量を算出することができる。
【0059】
また、上記第3または第4の蛍光画像撮像装置において、所定の領域を、蛍光画像または反射画像の関心領域とし、統計量算出手段が、関心領域の画像信号の統計量を算出するものとした場合には、関心領域についてより適当な統計量を算出することができ、特に反射画像全体の画像信号の統計量を算出した場合には、撮像手段と被測定部との距離をより反映した統計量を算出することができる。
【0060】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、統計量算出手段が、所定の領域内の所定の範囲に関心度に応じた重み付けをする演算をしてその演算された画像信号の統計量を算出するものとした場合には、蛍光画像または反射画像においてより関心度の高い範囲の画像信号が統計量に反映するようにすることができる。
【0061】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、画像信号の統計量を、最大値、最小値、平均値、最大値と標準偏差の組み合わせ、最小値と標準偏差の組み合わせおよび平均値と標準偏差の組み合わせの少なくとも1つとし、その統計量の最大値、最小値、平均値のいづれかが小さいとき前記倍率を小さくし、大きいとき前記倍率を大きくするものとするものとした場合には、簡易な演算で統計量を算出することができ、その統計量を反映した倍率の制御を行うことができる。
【0062】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、読出手段が、所定の有効範囲に応じて読出周波数を制御するものとした場合には、読出周波数を必要最低限に制限することができるので、読出しにともなって発生する読出しノイズを制限することができ、蛍光画像、反射画像および通常画像のS/Nを改善することができる。
【0063】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置において、画像信号に基づく画素データが、9bit以上のbit数で示される場合、該データが上位8bit以下のbit数で示されるようビットシフトするビットシフト手段を備え、統計量算出手段は、ビットシフトされた画素データに基づいて統計量を算出するものとした場合には、8bitの汎用統計演算機を利用することができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【0064】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置が、照射手段、撮像手段および読出手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とした場合には、蛍光内視鏡装置として有効に利用することができる。
【0065】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置が、照射手段、撮像手段および読出手段の一部が挿入部に配設され、挿入部に配設された部分以外の照射手段、撮像手段および読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、倍率制御手段に前記倍率を制御される結像光学系はプロセッサ部内に配設されるものとした場合には、挿入部の構成が簡易にでき、また、挿入部の重量が軽くなるのでその操作性を高めることができる。
【0066】
また、上記第1から第4の蛍光画像撮像装置が、照射手段、撮像手段および読出手段の一部が挿入部に配設され、挿入部に配設された部分以外の照射手段、撮像手段および読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、倍率制御手段に制御される結像光学系が挿入部内に配設されるものとした場合には、装置をより小型に構成することができる。
【0067】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蛍光画像撮像装置を蛍光内視鏡に適用した実施の形態について図面を用いて説明する。図1は本実施の形態の蛍光内視鏡の概略構成図である。
【0068】
本実施の形態による蛍光内視鏡は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部100と、生体組織から得られた情報を画像信号に処理する画像信号処理部1と、画像信号処理部1で処理された信号を可視画像として表示するモニタ600とから構成される。画像信号処理部1は、通常画像用白色光Lw、自家蛍光画像用励起光Lrをそれぞれ射出する2つの光源を備えた照明ユニット110と、この励起光の照射により生体組織9から発生した自家蛍光像Zjを撮像し、デジタル値に変換して画像データとして出力する画像検出ユニット300と、画像検出ユニット300から出力された自家蛍光像の画像データに距離補正等の演算および画像処理を行って出力する画像演算ユニット400と、通常像をデジタル値に変換して画像データとし、その画像データおよび画像演算ユニット400の出力信号をビデオ信号に変換して出力する表示信号処理ユニット500と、通常画像表示状態と合成画像表示状態を切り換えるフットスイッチ2とから構成される。
【0069】
内視鏡挿入部100は、内部に先端まで延びるライトガイド101と、イメージファイバ102を備えている。ライトガイド101の先端部、即ち内視鏡挿入部100の先端部には、照明レンズ103を備えている。また、イメージファイバ102は多成分ガラスファイバであり、その先端部には励起光フィルタ104と集光レンズ105を備えている。ライトガイド101は、白色光ライトガイド101a、励起光ライトガイド101bがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド101a、励起光ライトガイド101bは照明ユニット110へ接続されている。イメージファイバ102の一端は、画像検出ユニット300へ接続されている。
【0070】
照明ユニット110は、自家蛍光画像用の励起光Lrを発するGaN系半導体レーザ111およびそのGaN系半導体レーザ111に電気的に接続される半導体レーザ用電源112、通常画像用の白色光Lwを発する白色光源114 、その白色光源114に電気的に接続される白色光用電源115を備えている。
【0071】
画像検出ユニット300には、イメージファイバ102が接続され、イメージファイバ102により伝搬された自家蛍光像、通常像を結像するコリメートレンズ301、コリメートレンズ301を透過した通常像を直角方向に全反射し、コリメートレンズ301を透過した蛍光像は破線で示す位置に移動し通過させる可動ミラー302、コリメートレンズ301を透過した自家蛍光像(750nm以下の波長の光)の光量の50%を透過し、50%を直角方向に反射するハーフミラー303、ハーフミラー303を反射した自家蛍光像を直角方向に反射する蛍光像用ミラー304、後述する倍率制御手段316により倍率が制御されハーフミラー303を透過した自家蛍光像および蛍光像用ミラー304を反射した自家蛍光像を拡大または縮小または等倍して透過する結像光学系305、結像光学系305を所定の倍率で透過した自家蛍光像を結像させる広帯域蛍光像用集光レンズ306および狭帯域蛍光像用集光レンズ307、広帯域蛍光像用集光レンズ306を透過した自家蛍光像から430nm〜730nmの波長を選択する広帯域バンドパスフィルタ308、広帯域バンドパスフィルタ308を透過した自家蛍光像を撮像する広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310、狭帯域蛍光像用集光レンズ307により結像された自家蛍光像から430nm〜530nmの波長を取り出す狭帯域バンドパスフィルタ309、狭帯域バンドパスフィルタ309を透過した自家蛍光像を撮像する狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311、後述する倍率制御手段316からの制御信号に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310および狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311における駆動範囲を制御して該駆動範囲の画像信号を読み出す読出手段314、読出手段314からの制御信号に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器312、読出手段314からの制御信号に基づいて狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器313、AD変換器312から出力され後述する広帯域蛍光画像用メモリ401に記憶された画像データおよびAD変換器313から出力され後述する狭帯域蛍光画像用メモリ402に記憶された画像データに基づいて統計量を算出する統計量算出手段315、統計量算出手段315から出力される統計量に基づいて結像倍率系305および後述する通常像結像光学系507の倍率を決定して結像光学系305および通常像結像光学系507の倍率がその倍率となるよう倍率制御信号を出力し、また、その倍率に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311および後述する通常画像用撮像素子503における駆動範囲を決定しその駆動範囲における画像信号を読み出すよう読出手段314,508に制御信号を出力する倍率制御手段316を備えている。
【0072】
なお、統計量算出手段315は、統計量を演算する際、画像データのビット数を8ビット以下にシフトするビットシフト手段317を備えている。
【0073】
画像演算ユニット400は、AD変換器312から出力された広帯域自家蛍光画像の画像データを記憶する広帯域蛍光画像用メモリ401、AD変換器313から出力された狭帯域自家蛍光画像の画像データを記憶する狭帯域蛍光画像用メモリ402、広帯域蛍光画像用メモリ401に記憶された広帯域自家蛍光画像の画像データと狭帯域蛍光画像用メモリ402に記憶された広帯域自家蛍光画像の画像データの対応する各画素値の比率に応じた演算を行って各画素の演算値を算出し、その演算値の大きさに応じた色情報を割り当てて色画像を生成し出力する画像生成手段403を備えている。
【0074】
表示信号処理ユニット500は、可動ミラー302により反射された通常像を直角方向に反射する通常像用ミラー501、倍率制御手段316により倍率が制御され通常像用ミラー501により反射された通常像を拡大または等倍して透過する通常像結像光学系507、通常像結像光学系507により拡大または等倍された通常像を結像する通常像用集光レンズ502、通常像用集光レンズ502で結像された通常像を撮像する通常画像用撮像素子503、倍率制御手段316からの制御信号に基づいて通常画像用撮像素子503における駆動範囲を制御して該駆動範囲の画像信号を読み出す読出手段508、読出手段508からの制御信号に基づいて通常画像用撮像素子503から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器504、デジタル化された画像信号を記憶する通常画像用メモリ505、通常画像用メモリ505から出力された画像信号および画像生成手段403から出力された色画像信号をビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路506を備えている。モニタ600は、通常画像と色画像を切り換えて表示するものである。
【0075】
次に、上記実施の形態における蛍光内視鏡の作用について説明する。まず、異なる2つの波長帯域の自家蛍光画像を利用して色画像を表示する場合の作用について説明する。
【0076】
制御用コンピュータ200からの信号に基づき半導体レーザ用電源112に駆動されGaN系半導体レーザ111から励起光Lrが射出され、励起光Lrは、励起光用集光レンズ113を透過し、励起光ライトガイド101bに入射され、内視鏡挿入部100の先端部まで導光された後、照明レンズ103 から生体組織9へ照射される。励起光Lrの照射により生じる生体組織9からの自家蛍光像は、集光レンズ105により集光され、励起光カットフィルタ104を透過して、イメージファイバ102の先端に入射しイメージファイバ102を経て、コリメートレンズ301に入射する。励起光カットフィルタ104は、波長420nm以上の全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起光Lrの波長は410nmであるため、生体組織9で反射された励起光は、この励起光カットフィルタ104でカットされる。コリメートレンズ301を透過した自家蛍光像は、ハーフミラー303で50%の透過率で透過し、50%の反射率で反射される。ハーフミラー303を直角方向に反射した自家蛍光像は、蛍光像用ミラー304を直角方向に反射する。ハーフミラー303を透過した自家蛍光像および蛍光像用ミラー304を反射した自家蛍光像はともに結像光学系305に入射される。このとき、結像光学系305に最初に入射された自家蛍光像については、結像光学系305を等倍で透過する。結像光学系305を等倍で透過した自家蛍光像は、広帯域蛍光像用集光レンズ306により結像され、広帯域蛍光像用集光レンズ306を透過した自家蛍光像は、広帯域バンドパスフィルタ308を透過して、広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310により撮像される。蛍光像用ミラー304により反射された自家蛍光像は、狭帯域蛍光用集光レンズ307により結像され、狭帯域バンドパスフィルタ309を透過して、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311により撮像される。
【0077】
広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310と狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311により撮像された自家蛍光像は電気信号である画像信号に変換され、読出手段314の制御信号によってそれぞれ画像信号が読み出される。そして、広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310から出力された画像信号はAD変換器312に入力されデジタル化された後、広帯域蛍光画像用メモリ401に記憶され、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311から出力された画像信号はAD変換器313に入力されデジタル化された後、狭帯域蛍光画像用メモリ402に記憶される。
【0078】
ここで、最初の自家蛍光画像の撮像により広帯域蛍光画像用メモリ401および狭帯域蛍光画像用メモリ402に記憶された後、その画像データのうち関心領域の画像データが統計量算出手段315に出力される。例えば、広帯域蛍光画像用メモリ401および狭帯域蛍光画像用メモリ402に記憶された画像データの領域が図3に示す領域60とした場合にそのうち関心領域である領域61の画像データが出力される。関心領域は予め設定された領域でもよいし、所定の入力手段(図示省略)により入力された領域でもよい。さらに統計量算出手段315に出力された関心領域61の画像データはビットシフト手段317により8ビット以下にビットシフトされた後、統計量算出手段315において関心度に応じて重み付きを付ける演算が行われる。例えば、関心領域61の中で最も関心度の高い領域を領域63とするとこの画像信号に1を掛け合わせ、次に関心度の高い領域を領域63を除く領域62とするとこの画像データに0.5を掛け合わせ、さらに次に関心度の高い領域を領域62を除く領域61とするとこの画像データに0.1を掛け合わせる。そして、領域61の全ての重み付きが付けられた画像データについて平均値をとる。この平均値は倍率制御手段316に出力され倍率制御手段316はこの平均値に応じた自家蛍光画像と通常画像の倍率を決定し、この倍率になるよう結像光学系305と通常像結像光学系507に倍率制御信号を出力する。倍率制御手段316には統計量算出手段315から出力される平均値に対応した結像光学系305および通常像結像光学系507の適当な倍率が設定されているものとする。この設定されている倍率は、例えば、上記平均値の値が所望の値より小さい場合、つまり自家蛍光画像信号の大きさが十分な大きさでないときは結像光学系305により自家蛍光像の大きさが縮小される倍率であり、また、上記平均値の値が所望の値より大きい場合、つまり自家蛍光画像信号の大きさが大きいときは結像光学系305により自家蛍光像の大きさが拡大される倍率であり、また、上記平均値の値が略所望の値である場合、つまり自家蛍光画像信号の適当なときは結像光学系305により自家蛍光像の大きさが等倍される倍率である。
【0079】
そして、倍率制御手段316の倍率制御信号により適当な倍率に制御された結像光学系305を通じて次の自家蛍光画像が撮像される。さらに、倍率制御手段316から読出手段314に有効範囲に応じた駆動範囲が出力され、読出手段314はこの有効範囲に応じた駆動範囲のおける狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311および広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310の画像データを読み出す。この有効範囲とは画像として表示させたい領域であり、予め設定されていてもよいし所定の入力手段(図示省略)により入力されるものでもよい。また、読出手段314は、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子311および広帯域蛍光画像用高感度撮像素子310が例えばCCDの場合は、その水平/垂直同期信号および基準クロック信号により読出しを行い、上記有効範囲に応じた駆動範囲の制御はこの水平/垂直同期信号および基準クロック周波数の変更により行われる。結像光学系305により縮小された自家蛍光画像が撮像される場合には、読出周波数を下げることになるので、これによりCCDの読出ノイズを低減することができる。
【0080】
読出手段314により読み出された有効範囲に応じた駆動範囲の画像データは狭帯域蛍光画像用メモリ318と広帯域蛍光画像用メモリ319に記憶される。
【0081】
そして、狭帯域蛍光画像用メモリ318に記憶された有効範囲の狭帯域自家蛍光画像と広帯域蛍光画像用メモリ319に記憶された有効範囲の広帯域自家蛍光画像は、画像生成手段403で、対応する各画像の各画素値の比率に応じた演算を行い、その演算値に色情報を割り当て、色情報をもった画像信号を生成し出力する。画像生成手段403で生成された色画像は、ビデオ信号処理回路506によってDA変換後にモニタ600に入力され、有効範囲の色画像が表示される。この色画像の色の違いにより正常組織か病変組織かの判別が可能となる。
【0082】
次に、通常画像を表示する場合の作用について説明する。まず、制御用コンピュータ200からの信号に基づき白色光源115が駆動され白色光源114から白色光Lwが射出され、白色光Lwは、白色光用集光レンズ116を経て白色光ライトガイド101aに入射され、内視鏡挿入部100の先端部まで導光された後、照明レンズ103から生体組織9へ照射される。白色光Lwの反射光は集光レンズ105によって集光され、励起光フィルタ104を透過して、イメージファイバ102の先端に入射され、イメージファイバ102を経て、コリメートレンズ301に入射する。コリメートレンズ301を透過した反射光は、可動ミラー302および通常像用ミラー501で反射し、通常像結像光学系507に入射される。このとき通常像結像光学系507は、上記倍率制御手段316から出力された倍率制御信号に応じて倍率が制御される。このときの倍率は、例えば、結像光学系305において自家蛍光像が拡大されるよう倍率が制御された場合には、通常像結像光学系507も同様の倍率に制御され通常像は拡大される。また、結像光学系305において自家蛍光像が等倍もしくは縮小されるよう倍率が制御されたときは、通常像結像光学系507は等倍に倍率を制御して通常像を透過する。通常像結像光学系507により適当な倍率に制御された通常像は通常像用集光レンズ502に入射される。通常像用集光レンズ502を透過した通常像は、通常画像用撮像素子503に結像される。ここで、通常画像用撮像素子503では上記自家蛍光画像における有効範囲に応じた画像データが読み出されるよう読出手段508により制御される。通常画像用撮像素子503から出力された有効範囲の画像データはAD変換器504へ入力され、デジタル化された後、通常画像用メモリ505に保存される。その通常画像用メモリ505により記憶された有効範囲の画像信号は、ビデオ信号処理回路506によってDA変換後にモニタ600に入力され、そのモニタ600に可視画像として表示される。なお、ビデオ信号処理回路506における信号処理は、面順次方式でもよいし、同次式でもよい。
【0083】
上記色画像表示の作用および通常画像表示の作用に関する一連の動作は、制御用コンピュータ200により制御される。また、上記色画像表示状態と通常画像表示状態の切り換えは、フットスイッチ2を押下することにより行なわれる。
【0084】
本発明による蛍光画像撮像装置を適用した蛍光内視鏡によれば、統計量算出手段315が蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段316が統計量に基づいて結像光学系305の倍率を制御することにより蛍光像の大きさを決定するようにしたので、蛍光像の強度が弱い場合においても、つまり蛍光画像の画像信号の大きさが所望の値より小さい場合においても、その統計量に基づいて結像倍率系が適当な倍率に制御され蛍光像を縮小することにより蛍光像の強度のみを増大するので、蛍光画像のS/Nを改善することができる。
【0085】
また、画像演算ユニット400が、所定の領域内の所定の有効範囲の画像信号に画像処理を施すものとしたので、画像処理時間を短縮することができる。
【0086】
また、モニタ600が、画像演算ユニット400により画像処理された所定の有効範囲の前記画像信号に基づいて観察画像を表示するものとしたので、特に関心度の高い範囲のみを観察画像として表示することができる。また、このとき、倍率制御手段316により制御された倍率に応じてモニタ600に表示される観察画像の大きさも変更するようにすれば(例えば、倍率制御手段316により自家蛍光像を縮小した場合には観察画像も縮小する)、画素数の減少による観察画像のモザイク化を低減することができる。
【0087】
また、読出手段314が、所定の有効範囲の画像信号のみを読み出すものとしたので、読出処理の時間を短縮することができる。
【0088】
また、読出手段314が、所定の有効範囲に応じて読出周波数を制御するものとしたので、読出周波数を必要最低限に制限することができるので、読出しにともなって発生する読出しノイズを制限することができ、蛍光画像、反射画像および通常画像のS/Nを改善することができる。
【0089】
また、統計量算出手段317がビットシフト手段317により、8ビット以下にビットシフトされた画素データに基づいて統計量を算出するものとしたので、8bitの汎用統計演算機を利用することができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【0090】
次に、本発明の第2の蛍光画像撮像装置を蛍光内視鏡に適用した実施の形態について図面を用いて説明する。図2は本実施の形態の蛍光内視鏡の概略構成図である。なお、上記第1の実施の形態を同等の要素については同じ番号とし、特に必要のない限り説明を省略する。
【0091】
本実施の形態による蛍光内視鏡は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部150と、生体組織から得られた情報を画像信号に処理する画像信号処理部3と、画像信号処理部3で処理された信号を可視画像として表示するモニタ600とから構成される。画像信号処理部3は、通常画像用白色光Lw、自家蛍光画像用励起光Lrおよび参照画像用参照光Lsをそれぞれ射出する3つの光源を備えた照明ユニット150と、この励起光の照射により生体組織9から発生した自家蛍光像Zjと、参照光の照射により生体組織9から発生した反射像Zsを撮像し、デジタル値に変換して画像データとして出力する画像検出ユニット350と、画像検出ユニット350から出力された自家蛍光像の画像データから距離補正等の演算を行って、その演算値に色情報を割り当て、反射像の画像データに輝度情報を割り当てて、2つの画像情報を合成して出力する画像演算ユニット450と、通常像をデジタル値に変換して画像データとし、その画像データおよび画像演算ユニット450の出力信号をビデオ信号に変換して出力する表示信号処理ユニット500と、通常画像表示状態と合成画像表示状態を切り換えるフットスイッチ2とから構成される。
【0092】
内視鏡挿入部150は、内部に先端まで延びるライトガイド151と、イメージファイバ152を備えている。ライトガイド151の先端部、即ち内視鏡挿入部150の先端部には、照明レンズ153を備えている。また、イメージファイバ152は多成分ガラスファイバであり、その先端部には励起光フィルタ154と集光レンズ155を備えている。ライトガイド151は、白色光ライトガイド151a、励起光ライトガイド151bおよび参照光ライトガイド151cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド151a、励起光ライトガイド151bおよび参照光ライトガイド151cは照明ユニット110へ接続されている。イメージファイバ152の一端は、画像検出ユニット350へ接続されている。
【0093】
照明ユニット150は、自家蛍光画像用の励起光Lrを発するGaN系半導体レーザ111およびそのGaN系半導体レーザ111に電気的に接続される半導体レーザ用電源112、通常画像用の白色光Lwを発する白色光源114 、その白色光源114に電気的に接続される白色光用電源115、反射画像用の参照光Lsを発する参照光源117およびその参照光源117に電気的に接続される参照光源用電源118を備えている。
【0094】
画像検出ユニット350には、イメージファイバ152が接続され、イメージファイバ152により伝搬された自家蛍光像、通常像および反射像を結像するコリメートレンズ351、コリメートレンズ351を透過した通常像を直角方向に全反射し、コリメートレンズ351を透過した自家蛍光像および反射像は破線で示す位置に移動し通過させる可動ミラー352、コリメートレンズ351を透過した自家蛍光像(750nm以下の波長の光)を直角方向に反射し、コリメートレンズ351を透過した反射像を透過するダイクロイックミラー353、ダイクロイックミラー353を直角方向に反射した自家蛍光像の光量の50%を透過し、50%を直角方向に反射するハーフミラー354、ハーフミラー354を透過した自家蛍光像を直角方向に反射する狭帯域蛍光像用ミラー355、後述する倍率制御手段369により倍率が制御されダイクロイックミラー353を透過した反射像、ハーフミラー354を直角方向に反射した自家蛍光像、ハーフミラー354を透過し狭帯域蛍光像用ミラー355を反射した自家蛍光像を拡大または縮小または等倍して透過する結像光学系356、結像光学系356を所定の倍率で透過した自家蛍光像および反射像を結像させる広帯域蛍光像用集光レンズ358、狭帯域蛍光像用集光レンズ359および反射像用集光レンズ357、広帯域蛍光像用集光レンズ358を透過した自家蛍光像から430nm〜730nmの波長を選択する広帯域バンドパスフィルタ360、広帯域バンドパスフィルタ360を透過した自家蛍光像を撮像する広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363、狭帯域蛍光像用集光レンズ359により結像された自家蛍光像から430nm〜530nmの波長を取り出す狭帯域バンドパスフィルタ361、狭帯域バンドパスフィルタ361を透過した自家蛍光像を撮像する狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364、反射像用集光レンズ357を透過した反射像を撮像する反射像用撮像素子362、後述する倍率制御手段369からの制御信号に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364および反射画像用撮像素子362における駆動範囲を制御して該駆動範囲の画像信号を読み出す読出手段368、読出手段368からの制御信号に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器366、読出手段368からの制御信号に基づいて狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器367、読出手段368からの制御信号に基づいて反射画像用撮像素子362から出力された画像信号をデジタル値に変換して画像データとして出力するAD変換器365、AD変換器366から出力され後述する広帯域蛍光画像用メモリ452に記憶された画像データおよびAD変換器367から出力され後述する狭帯域蛍光画像用メモリ453に記憶された画像データに基づいて統計量を算出する統計量算出手段370、統計量算出手段370から出力される統計量に基づいて結像倍率系356および通常像結像光学系507の倍率を決定して結像光学系356および通常像結像光学系507の倍率がその倍率となるよう倍率制御信号を出力し、また、その倍率に基づいて広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364、反射画像用撮像素子362、通常画像用撮像素子503における駆動範囲を決定しその駆動範囲における画像信号を読み出すよう読出手段368,508に制御信号を出力する倍率制御手段369を備えている。なお、統計量算出手段370は、画像データのビット数を8ビット以下にシフトするビットシフト手段371を備えている。
【0095】
画像演算ユニット450は、AD変換器366から出力された広帯域自家蛍光画像の画像データを記憶する広帯域蛍光画像用メモリ452、AD変換器367から出力された狭帯域自家蛍光画像の画像データを記憶する狭帯域蛍光画像用メモリ453、AD変換器365から出力された反射画像の画像データを記憶する反射画像用メモリ451、広帯域蛍光画像用メモリ452に記憶された広帯域自家蛍光画像の画像データと狭帯域蛍光画像用メモリ453に記憶された広帯域自家蛍光画像の画像データの対応する各画素値の比率に応じた演算を行って各画素の演算値を算出し、その演算値の大きさに応じた色情報を割り当てて色画像を生成して出力する蛍光画像演算手段455、反射画像用メモリ451に記憶された反射画像の画像データの大きさに応じた輝度情報を割り当てて輝度画像を生成して出力する反射画像演算手段454、蛍光画像演算手段455にて生成された色画像と反射画像演算手段454にて生成された輝度画像を合成して合成画像として出力する画像合成手段456を備えている。
【0096】
次に、上記実施の形態における蛍光内視鏡の作用について説明する。まず、異なる2つの波長帯域の自家蛍光画像を利用して合成画像を表示する場合の作用について説明する。
【0097】
制御用コンピュータ250からの信号に基づき半導体レーザ用電源112に駆動されGaN系半導体レーザ111から励起光Lrが射出され、励起光Lrは、励起光用集光レンズ113を透過し、励起光ライトガイド151bに入射され、内視鏡挿入部150の先端部まで導光された後、照明レンズ153から生体組織9へ照射される。励起光Lrの照射により生じる生体組織9からの自家蛍光像は、集光レンズ155により集光され、励起光カットフィルタ154を透過して、イメージファイバ152の先端に入射しイメージファイバ152を経て、コリメートレンズ351に入射する。励起光カットフィルタ154は、波長420nm以上の全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起光Lrの波長は410nmであるため、生体組織9で反射された励起光は、この励起光カットフィルタ154でカットされる。コリメートレンズ351を透過した自家蛍光像は、ダイクロイックミラー353により直角方向に反射される。ダイクロイックミラー353により反射された自家蛍光像はハーフミラー354で50%の透過率で透過し、50%の反射率で反射される。ハーフミラー354を透過した自家蛍光像は、狭帯域蛍光像用ミラー355を直角方向に反射する。ダイクロイックミラー353を透過した反射像、ハーフミラー354を反射した自家蛍光像および狭帯域蛍光像用ミラー355を反射した自家蛍光像はともに結像光学系356に入射される。このとき、結像光学系356に最初に入射された自家蛍光像については、結像光学系356を等倍で透過する。結像光学系356を等倍で透過した自家蛍光像は、広帯域蛍光像用集光レンズ358により結像され、広帯域蛍光像用集光レンズ358を透過した自家蛍光像は、広帯域バンドパスフィルタ360を透過して、広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363により撮像される。狭帯域蛍光像用ミラー355により反射された自家蛍光像は、狭帯域蛍光用集光レンズ359により結像され、狭帯域バンドパスフィルタ361を透過して、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364により撮像される。
【0098】
広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363と狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364により撮像された自家蛍光像は電気信号である画像信号に変換され、読出手段368の制御信号によってそれぞれ画像信号が読み出される。そして、広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363から出力された画像信号はAD変換器366に入力されデジタル化された後、広帯域蛍光画像用メモリ452に記憶され、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364から出力された画像信号はAD変換器367に入力されデジタル化された後、狭帯域蛍光画像用メモリ453に記憶される。
【0099】
ここで、最初の自家蛍光画像の撮像により広帯域蛍光画像用メモリ452および狭帯域蛍光画像用メモリ453に記憶された後、上記第1の実施の形態と同様にしてその画像データのうち関心領域の画像データが統計量算出手段370に出力される。そして、その画像データはビットシフト手段371により8ビット以下にビットシフトされた後、統計量演算手段370において上記第1の実施の形態と同様の平均値の演算がされた後、この平均値は倍率制御手段369に出力され倍率制御手段369はこの平均値に応じた自家蛍光画像と通常画像の倍率を決定し、この倍率になるよう結像光学系356と通常像結像光学系507に倍率制御信号を出力する。
【0100】
そして、倍率制御手段369の倍率制御信号により適当な倍率に制御された結像光学系356を通じて次の自家蛍光画像および反射像が撮像される。さらに、倍率制御手段369から読出手段368に有効範囲に応じた駆動範囲が出力され、読出手段368はこの有効範囲に応じた駆動範囲のおける狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364、広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363および反射画像用撮像素子365の画像データを読み出す。この有効範囲とは画像として表示させたい領域であり、予め設定されていてもよいし所定の入力手段(図示省略)により入力されるものでもよい。また、読出手段368は、狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子364および広帯域蛍光画像用高感度撮像素子363が例えばCCDの場合は、その水平/垂直同期信号および基準クロック信号により読出しを行い、上記有効範囲に応じた駆動範囲の制御はこの水平/垂直同期信号および基準クロック周波数の変更により行われる。読出手段368により読み出された有効範囲に応じた駆動範囲の画像データは狭帯域蛍光画像用メモリ453、広帯域蛍光画像用メモリ452および反射画像用メモリ451に記憶される。
【0101】
そして、狭帯域蛍光画像用メモリ453に記憶された有効範囲の狭帯域自家蛍光画像と広帯域蛍光画像用メモリ452に記憶された有効範囲の広帯域自家蛍光画像は、蛍光画像演算手段455で対応する各画像の各画素値の比率に応じた演算を行い、その演算値に色情報を割り当てられ、色情報をもった画像信号が生成され出力される。一方、反射画像用メモリ451に記憶された有効範囲の反射画像は反射画像演算手段454でその画素値の大きさに応じた輝度情報が割り当てられ、輝度情報をもった画像信号が生成され出力される。そして、蛍光画像演算手段455から出力された色画像信号と反射画像演算手段454から出力された輝度画像信号は画像合成手段456にて合成され合成画像が生成されて出力される。画像合成手段456から出力された合成画像は、ビデオ信号処理回路506によってDA変換後にモニタ600に入力され、有効範囲の合成画像が表示される。この合成画像の色の違いにより正常組織か病変組織かの判別が可能となる。
【0102】
通常画像表示の作用については上記第1の実施の形態と同様である。
【0103】
上記合成画像表示の作用および通常画像表示の作用に関する一連の動作は、制御用コンピュータ250により制御される。また、上記合成画像表示状態と通常画像表示状態の切り換えは、フットスイッチ2を押下することにより行なわれる。
【0104】
本発明による蛍光画像撮像装置を適用した上記蛍光内視鏡によれば、統計量算出手段370が蛍光画像の所定の領域の画像信号の統計量を算出し、倍率制御手段369が統計量に基づいて結像光学系356の倍率を制御することにより蛍光像および反射像の大きさを決定するようにしたので、上記第1の実施の形態の効果に加え、反射像を蛍光像の大きさに応じた大きさとすることができ、蛍光画像および反射画像を利用して画像演算をする場合においても、適当な画像間演算処理を行うことができる。
【0105】
また、上記第1および第2の実施の形態では、倍率制御手段は、統計量算出手段において算出された統計量に基づいて倍率を制御するようにしたが、実際には全てのユーザーにとって診断しやすい、好みの倍率に制御することは難しい。従って、統計量算出手段を設けずに、ユーザーが適宜結像光学系の倍率を制御できるようボリュームやフットスイッチなどの外部入力手段を設けるようにしてもよい。ユーザーは観察画像の明るさやチラツキに基づいて拡大、縮小を変更し、観察画像が暗かったりチラツキが大きいときには縮小するようにスイッチ等を切り換え、観察が明るくチラツキが小さいときには拡大するようにスイッチ等を切り換えるようにすればよい。そして、画像データの読出しについては、上記第1および第2の実施の形態と同様に上記有効範囲に応じて行うようにすればよい。
【0106】
また、上記第1および第2の実施の形態では、有効範囲の画像信号に応じた画像をモニタ600により表示するようにしたが、つまり、モニタ600に表示される画像は倍率制御手段により制御された倍率に応じて拡大、縮小されるようにしたが、表示倍率制御手段を設けてモニタ600に表示される画像の大きさが常に同じになるように表示倍率を制御するようにしてもよい。このように倍率を制御することにより、倍率制御手段により縮小された場合においても拡大表示することにより視認性を確保することができる。また、表示画像は倍率制御手段により制御された倍率に応じて拡大、縮小される場合と、常に同じ大きさで表示される場合とを所定のスイッチで切り換えることができるようにしてもよい。
【0107】
また、上記第1および第2の実施の形態では、自家蛍光画像の画像データに基づいて統計量算出手段により統計量を算出するようにしたが、反射画像の画像データの基づいて統計量を算出するようにしてもよい。
【0108】
また、上記第1および第2の実施の形態では、画像データそのものから統計量を算出するようにしたが、これに限らず、表示の際に変換されたY信号(NTSC信号のYIQのY、YCbCrのY等)を用いるようにしてもよい。もしくは、反射画像の画像信号に輝度情報を割り当てるような場合には、この輝度情報から統計量を算出するようにしてもよい。
【0109】
また、上記第1および第2の実施の形態では、倍率制御手段の制御信号により読出手段が各撮像素子の駆動範囲を制御することにより有効範囲のみの画像データを読み出すようにしたが、これとは別の実施の形態として、読出手段により各撮像素子で撮像された画像データを全て読み出した後、広帯域蛍光画像用メモリ、狭帯域蛍光画像用メモリ、反射画像用メモリおよび通常画像用メモリに画像データを記憶する際に倍率制御手段からの制御信号により有効範囲の画像データのみを各メモリに記憶するよう制御してもよい。
【0110】
また、上記第1および第2の実施の形態では、結像光学系、撮像素子、AD変換器および読出手段は画像処理部に設置する構成としたが、これとは別の構成として、図4に示すように結像光学系12、撮像素子14、AD変換器15を内視鏡挿入部10内部に配置する構成としてもよい。なお、図4における実施の形態では、内視鏡挿入部10は自家蛍光像、通常像および反射像を集光する集光レンズ11、結像光学系12、自家蛍光像、通常像および反射像を撮像素子に結像する集光レンズ13、撮像素子14、AD変換器15を備えており、結像光学系12および画像演算ユニット40には倍率制御手段30から制御信号が出力され、画像演算ユニットにおける広帯域蛍光画像用メモリ、狭帯域蛍光画像用メモリ、反射画像用メモリは画像データを記憶する際に倍率制御手段30からの制御信号により有効範囲の画像データのみを各メモリに記憶するよう制御される。
【0111】
さらに、図5に示すように結像光学系52、撮像素子54、AD変換器55および読出手段56を内視鏡挿入部50の内部に配置する構成としてもよい。なお、図4における実施の形態では、内視鏡挿入部50は自家蛍光像、通常像および反射像を集光する集光レンズ51、結像光学系52、自家蛍光像、通常像および反射像を撮像素子に結像する集光レンズ53、撮像素子54、AD変換器55および読出手段56を備えており、結像光学系52および読出手段56には、倍率制御手段35から制御信号が出力される。各手段の作用については、上記第1および第2の実施の形態と同様である。
【0112】
また、上記第1および第2の実施の形態においては、自家蛍光像用の撮像素子と通常画像用の撮像素子をそれぞれ設ける構成としたが、共通化してもよい。さらに、第2の実施の形態においては、反射像用の撮像素子も共通化するようにしてもよい。この場合、時系列により各画像の撮像を切り換えるようにしてもよいし、撮像素子の表面にモザイクフィルタを設置することにより自家蛍光像、通常像および反射像を分離して撮像するようにしてもよい。
【0113】
また、上記第1および第2の実施の形態における倍率制御手段は、制御用コンピュータに内蔵するようにしてもよい。
【0114】
また、上記第1および第2の実施の形態における結像光学系は、蛍光像および反射像を結像する結像光学系と通常像を結像する通常象結像光学系とを分離した構成としたが、共通とした構成としてもよい。
【0115】
なお、上記第1および第2の実施の形態では、通常像と蛍光像の対応付けを容易にするために、通常像の倍率を蛍光像に合わせるものとしたが、通常像は高い倍率の固定としておいてもよい。この場合、高い解像度の通常像を得ることができる。また、通常像の倍率は変更せず蛍光像のみ倍率を変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蛍光画像撮像装置を適用した蛍光内視鏡の第1の実施の形態の概略構成図
【図2】本発明の蛍光画像撮像装置を適用した蛍光内視鏡の第2の実施の形態の概略構成図
【図3】重み付け演算の説明図
【図4】本発明の蛍光画像撮像装置の他の実施形態の一部概略構成図
【図5】本発明の蛍光画像撮像装置の他の実施形態の一部概略構成図
【図6】正常組織と病変組織の蛍光スペクトルの強度分布を示す説明図
【符号の説明】
1、3 画像信号処理部
9 生体組織
10、50、100、150 内視鏡挿入部
11、13、51、53 集光レンズ
12、52 結像光学系
14、54 撮像素子
15、55 AD変換器
20、56 読出手段
30、35 倍率制御手段
40、45 画像演算ユニット
101、151 ライトガイド
101a、151a 白色光ライトガイド
101b、151b 励起光ライトガイド
102、152 イメージファイバ
103、153 照明レンズ
104、154 励起光カットフィルタ
105、155 対物レンズ
110、150 照明ユニット
111 GaN系半導体レーザ
112 半導体レーザ用電源
113 励起光用集光レンズ
114 白色光源
115 白色光源用電源
116 白色光用集光レンズ
117 参照光源
118 参照光源用電源
119 参照光用集光レンズ
200、250 制御用コンピュータ
300、350 画像検出ユニット
301、351 コリメートレンズ
302、352 可動ミラー
303、354 ハーフミラー
304 蛍光像用ミラー
305、356 結像光学系
306、358 広帯域蛍光像用集光レンズ
307、359 狭帯域蛍光像用集光レンズ
308、360 広帯域バンドパスフィルタ
309、361 狭帯域バンドパスフィルタ
310、363 広帯域蛍光画像用高感度撮像素子
311、364 狭帯域蛍光画像用高感度撮像素子
312、313、365、366、367、504 AD変換器
314、368、508 読出手段
315、370 統計量算出手段
316、369 倍率制御手段
317、371 ビットシフト手段
355 狭帯域蛍光像用ミラー
357 反射像用集光レンズ
362 反射画像用撮像素子
400、450 画像演算ユニット
401、452 広帯域蛍光画像用メモリ
402、453 狭帯域蛍光画像用メモリ
403 画像生成手段
451 反射画像用メモリ
454 反射画像演算手段
455 蛍光画像用演算手段
456 画像合成手段
500 表示信号処理ユニット
501 通常像用ミラー
502 通常像用集光レンズ
503 通常画像用撮像素子
505 通常画像用メモリ
506 ビデオ信号処理手段
507 通常像用結像光学系
600 モニタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluorescence image capturing apparatus that captures a fluorescence image generated from a measurement target by irradiation with excitation light as an image indicating information related to a living tissue.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a living tissue is irradiated with excitation light in the excitation light wavelength region of the living body dye, the fluorescence intensity emitted differs between normal tissue and lesion tissue, thereby exciting the living tissue in a predetermined wavelength region. There has been proposed a fluorescence detection apparatus that recognizes the localization and infiltration range of a diseased tissue by irradiating light and detecting fluorescence emitted from a living body dye.
[0003]
Normally, when excitation light is irradiated, strong fluorescence is emitted from normal tissue as shown by a solid line in FIG. 6, and weaker fluorescence is emitted from lesion tissue than fluorescence emitted from normal tissue as shown by a broken line. By measuring the strength, it is possible to determine whether the living tissue is normal or in a lesion state.
[0004]
Furthermore, a method has been proposed in which fluorescence by excitation light is imaged by an imaging device or the like and displayed as a fluorescence image corresponding to the intensity of the fluorescence. And in the said technique, since the biological tissue has an unevenness | corrugation, the intensity | strength of the excitation light irradiated to a biological tissue is not uniform. In addition, the intensity of the fluorescence emitted from the living tissue is substantially proportional to the excitation light illuminance, but the excitation light illuminance decreases in inverse proportion to the square of the distance. For this reason, a lesion tissue located nearer than a normal tissue far from the light source may receive strong fluorescence, and the tissue properties of the living tissue can be accurately identified only by information on the intensity of the fluorescence from the excitation light. I can't. In order to reduce such inconveniences, the ratio of two types of fluorescence intensities obtained from different wavelength bands (narrow band near 480 nm and wide band near 430 nm to 730 nm) is obtained by division, and an operation image based on the division value Display method, that is, an image display method based on the difference in the shape of the fluorescence spectrum that reflects the tissue properties of the living body, or near-infrared light that is uniformly absorbed by various living tissues as the reference light. A method of irradiating the tissue, detecting the intensity of the reflected light reflected by the biological tissue that has been irradiated with the reference light, obtaining a ratio with the fluorescence intensity by division, and displaying an operation image based on the division value, That is, a method for obtaining a value reflecting the fluorescence yield and displaying an image has been proposed. In addition, color information is assigned to a division value of fluorescence intensity in different wavelength bands or a division value of reflected light intensity by irradiation of fluorescence intensity and reference light, and a lesion state of a living tissue is displayed as an image by the difference in color. Furthermore, by synthesizing the color image indicating the lesion state of the biological tissue due to the difference in color and the luminance image obtained by assigning luminance information to the intensity of the reflected light by irradiation of the reference light, There has also been proposed a method for showing an image with a sense of unevenness in which the shape is also reflected in the image.
[0005]
In the above technique, since the fluorescence intensity generated from the living tissue is very weak, the S / N of the fluorescence image based on this fluorescence intensity is very poor. Therefore, as a method for improving the S / N of the fluorescence image, a method for controlling the gain of the multiplication type image sensor based on the intensity of the fluorescence image captured by the image sensor so as to increase the fluorescence intensity. Has been proposed. There has also been proposed a method of actively changing the binning size of the image sensor from the detected fluorescence intensity.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of controlling the gain of the multiplication type image sensor, the noise intensity increases with the fluorescence intensity. Further, in the method of changing the binning size of the image sensor, the fluorescence intensity is increased by binning, but the dark noise of the peripheral pixels is also increased at the time of pixel combination, so that a sufficient S / N cannot be obtained as a result. Furthermore, there is a drawback that the drive circuit of the image sensor for changing the binning size becomes complicated.
[0007]
In view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides a fluorescence image capturing apparatus capable of improving the S / N of a fluorescence image based on the fluorescence intensity by increasing only the fluorescence intensity. It is for the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first fluorescent imaging apparatus according to the present invention includes an irradiating unit that guides and irradiates excitation light to a measured part, and a fluorescent image based on a fluorescent image generated from the measured part by irradiating excitation light by the irradiating unit. Fluorescence image picked up by an image pickup means in a fluorescent image pickup device comprising an image pickup means for picking up an image with an image pickup device through an imaging optical system and a reading means for reading out an image signal based on a fluorescent image picked up by the image pickup means A magnification for determining the size of the fluorescent image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the statistics; It has a control means.
[0009]
Further, the image processing unit may include an image processing unit that performs predetermined image processing on the image signal read by the reading unit, and the image processing unit may perform image processing on the image signal within a predetermined effective range.
[0010]
Further, the image processing apparatus includes a display unit that displays an observation image based on the image signal read by the reading unit, and the display unit displays the observation image based on the image signal in a predetermined effective range that has been image-processed by the image processing unit. Can be displayed.
[0011]
Further, it is possible to have display magnification control means for controlling the display magnification so that the observation image based on the image signal in the predetermined effective range is displayed in a predetermined constant size.
[0012]
Further, the reading means can read only an image signal in a predetermined effective range of the fluorescent image.
[0013]
The second fluorescence imaging apparatus according to the present invention is based on an irradiation unit that guides and irradiates excitation light and illumination light to a measurement target part, and a fluorescence image generated from the measurement target part by irradiation of excitation light by the irradiation unit. An imaging unit that captures a normal image based on a fluorescent image and a normal image reflected from the measurement target by irradiation of illumination light with an imaging device through an imaging optical system, and an image based on the fluorescent image and the normal image captured by the imaging unit A fluorescence image capturing apparatus including a reading unit that reads a signal, the image capturing unit including a statistic calculating unit that calculates a statistic of an image signal of a predetermined region of the fluorescent image captured by the imaging unit, and the imaging unit includes a statistic And a magnification control means for determining the size of the fluorescent image and the normal image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the above.
[0014]
In addition, the image processing unit has predetermined image processing that performs predetermined image processing on the image signal read by the reading unit, and the image processing unit generates an image on the image signal of the normal image corresponding to the predetermined effective range and the predetermined effective range. Processing can be performed.
[0015]
In addition, the display unit displays an observation image based on the image signal read by the reading unit, and the display unit is an image signal of a predetermined effective range of the fluorescence image and the normal image processed by the image processing unit. The observation image can be displayed based on the above.
[0016]
Further, it is possible to have display magnification control means for controlling the display magnification so that the observation image based on the image signal in the predetermined effective range is displayed in a predetermined constant size.
[0017]
Further, the reading means can read only the image signals in a predetermined effective range of the fluorescent image and the normal image.
[0018]
A third fluorescence image pickup device according to the present invention is based on an irradiation unit that guides and irradiates excitation light and reference light to a measurement target part, and a fluorescence image generated from the measurement target part by irradiation of excitation light by the irradiation unit. An image pickup means for picking up a reflection image based on a reflection image reflected from a measured part by irradiation of a fluorescence image and a reference light by an image pickup device through an imaging optical system, and an image based on the fluorescence image and the reflection image picked up by the image pickup means A fluorescence image capturing apparatus including a reading unit that reads out a signal, the image capturing unit including a statistic calculating unit that calculates a statistic of an image signal of a predetermined region of the fluorescent image or the reflected image captured by the imaging unit; And a magnification control means for determining the size of the fluorescent image and the reflected image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the statistic.
[0019]
In addition, the image processing unit that performs predetermined image processing on the image signal read by the reading unit, the image processing unit performs image processing on the image signal of the reflection image corresponding to the predetermined effective range and the predetermined effective range. Can be applied.
[0020]
In addition, the display unit displays an observation image based on the image signal read by the reading unit, and the display unit is an image signal of a predetermined effective range of the fluorescent image and the reflection image that are image-processed by the image processing unit. The observation image can be displayed based on the above.
[0021]
Further, it is possible to have display magnification control means for controlling the display magnification so that the observation image based on the image signal in the predetermined effective range is displayed in a predetermined constant size.
[0022]
Further, the reading means can read only image signals in a predetermined effective range of the fluorescent image and the reflected image.
[0023]
A fourth fluorescence image pickup apparatus according to the present invention is configured to irradiate excitation light, reference light, and illumination light by directing them to the measurement target portion and irradiate the fluorescence, and generate fluorescence from the measurement target portion by irradiating the excitation light by the irradiation means Fluorescence image based on image, reflected image based on reflected image reflected from measured part by irradiation of reference light, and normal image based on normal image reflected from measured part by irradiation of illumination light through imaging optical system Fluorescence image or reflection imaged by imaging means in a fluorescence imaging apparatus comprising imaging means for imaging by an element and reading means for reading out an image signal based on a fluorescent image, a reflected image and a normal image taken by the imaging means A statistic calculating unit that calculates a statistic of an image signal of a predetermined region of the image, and the imaging unit controls the magnification of the imaging optical system based on the statistic; Image, is characterized in that it has a magnification control means for determining the magnitude of the reflected image and a normal image.
[0024]
In addition, the image processing means includes an image processing means for performing predetermined image processing on the image signal read by the reading means, and the image processing means includes an image signal of a reflection image and a normal image corresponding to the predetermined effective range and the predetermined effective range Apply image processing to
Can be.
[0025]
In addition, the display unit displays an observation image based on the image signal read by the reading unit, and the display unit has a predetermined effective range of the fluorescent image, the reflection image, and the normal image that are image-processed by the image processing unit. The observation image can be displayed based on the image signal.
[0026]
Further, it is possible to have display magnification control means for controlling the display magnification so that the observation image based on the image signal in the predetermined effective range is displayed in a predetermined constant size.
[0027]
Further, the reading means may read only image signals within a predetermined effective range of the fluorescent image, the reflected image, and the normal image.
[0028]
Here, in the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the above-mentioned “controlling the magnification of the imaging optical system based on the statistical amount” means, for example, the statistical amount of the image signal of a predetermined region of the fluorescent image. Is smaller than a predetermined threshold value, that is, when the magnitude of the image signal of the fluorescent image is not sufficiently large, the magnification is controlled by the imaging optical system so that the size of the fluorescent image is reduced. When it is larger than the predetermined threshold, that is, when the image signal of the fluorescent image is large, the magnification is controlled so that the size of the fluorescent image is enlarged by the imaging optical system, and the statistic is set to a substantially desired value. In some cases, that is, when the size of the image signal of the fluorescent image is an appropriate size, it means that the magnification is controlled so that the size of the fluorescent image is equalized by the imaging optical system. Alternatively, a plurality of threshold values and magnifications corresponding to the threshold values may be set, and the magnifications may be changed step by step. The “size of the fluorescent image” means the size of the fluorescent image formed on the image sensor.
[0029]
The “statistics based on the image signal” refers to, for example, the image intensity of the fluorescent image or the reflected image (meaning the image signal itself), the Y signal converted at the time of display (YIQ Y of NTSC signal, This means a statistic calculated from Y or the like of YCbCr). When luminance information is assigned to the image signal of the reflected image, a statistic may be calculated from the luminance information. In short, any statistic calculated from a signal or information based on an image signal of a fluorescent image or a reflected image may be used.
[0030]
In the second fluorescence imaging apparatus, the size of the normal image can be controlled in accordance with the size of the fluorescence image. For example, the fluorescence image is reduced and magnified by the imaging optical system as described above. The normal image can be enlarged at the same magnification, and the normal image can be enlarged when the fluorescent image is enlarged by the imaging optical system.
[0031]
Further, in the third fluorescence imaging apparatus, the size of the reflected image can be controlled according to the size of the fluorescence image. For example, when the fluorescence image is reduced by the imaging optical system as described above, The reflected image can be reduced, the reflected image can be enlarged when the fluorescent image is magnified, and the reflected image can be enlarged when the fluorescent image is magnified.
[0032]
Further, in the fourth fluorescent image capturing apparatus, the sizes of the normal image and the reflected image can be controlled according to the size of the fluorescent image. For example, the fluorescent image is reduced by the imaging optical system as described above. If the fluorescent image is magnified, the normal image and the reflected image are also magnified.If the fluorescent image is magnified, the normal image and the reflected image are magnified. The image can also be enlarged.
[0033]
In the first or second fluorescent image capturing apparatus, the predetermined region may be the entire fluorescent image, and the statistic calculating unit may calculate the statistic of the image signal of the entire fluorescent image. .
[0034]
In the third or fourth fluorescent image capturing apparatus, the predetermined region is the entire fluorescent image or the entire reflected image, and the statistic calculating means calculates the statistic of the image signal of the entire fluorescent image or the entire reflected image. It can be calculated.
[0035]
In the first or second fluorescence imaging apparatus, the predetermined region is a region of interest of the fluorescence image, and the statistic calculation means calculates a statistic of the image signal of the region of interest. it can.
[0036]
Further, in the third or fourth fluorescent image capturing apparatus, the predetermined region is a region of interest of the fluorescent image or the reflected image, and the statistic calculating means calculates a statistic of the image signal of the region of interest. can do.
[0037]
Here, the above-mentioned “region of interest” means, for example, a region having a particularly high degree of interest for diagnosis in image diagnosis.
[0038]
The “predetermined effective range” is, for example, a range in which an observation target is actually imaged on an image sensor, and is desired to be displayed as an image in a captured fluorescent image in image diagnosis. It means a range.
[0039]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the statistic calculating means performs an operation of weighting a predetermined range in the predetermined area according to the degree of interest, and calculates the statistics of the calculated image signal. The amount can be calculated.
[0040]
Here, “calculate weighting according to the degree of interest in the predetermined range in the predetermined area” means, for example, multiplying the image signal in the range of highest interest by 1 in the predetermined area. This means that the image signal of the region with the highest interest level is multiplied by 0.5, and the image signal of the remaining region is multiplied by 0.1 to perform weighting according to the interest level.
[0041]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the statistical amount of the image signal includes the maximum value, the minimum value, the average value, the combination of the maximum value and the standard deviation, the combination of the minimum value and the standard deviation, and the average value. It is at least one of the combinations of standard deviations, and when any of the maximum value, the minimum value, and the average value of the statistic is small, the magnification can be reduced, and when it is large, the magnification can be increased.
[0042]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the reading unit may control the reading frequency according to a predetermined effective range.
[0043]
Here, “controlling the readout frequency according to the predetermined effective range” means, for example, that when the image picked up by the CCD is read out as an image signal by the reading means, the reading means is based on a reference clock signal. The image signal is sequentially read out by the horizontal / vertical transfer signal. However, the wider the predetermined effective range, the larger the number of pixels from which the image signal is read out, and the higher the read frequency. Therefore, the readout frequency is determined according to the width of the effective range, and the readout means sequentially reads out the image signal by the horizontal / vertical transfer signal in accordance with the readout frequency.
[0044]
In the first to fourth fluorescent imaging devices, when the pixel data based on the image signal is indicated by the number of bits of 9 bits or more, the bit is bit-shifted so that the data is indicated by the number of bits of the upper 8 bits or less. A statistic calculation unit may include a shift unit, and the statistic calculation unit may calculate the statistic based on the bit-shifted pixel data.
[0045]
In addition, the first to fourth fluorescent image capturing devices may be in the form of an endoscope in which a part or all of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit have an insertion portion that is inserted into the living body. .
[0046]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and the irradiation unit, the imaging unit, and the part other than the portion disposed in the insertion unit, A part of the reading unit may be arranged in the processor unit, and the imaging optical system whose magnification is controlled by the magnification control unit may be arranged in the processor unit.
[0047]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and the irradiation unit, the imaging unit, and the part other than the portion disposed in the insertion unit, A part of the reading unit may be disposed in the processor unit, and the imaging optical system controlled by the magnification control unit may be disposed in the insertion unit.
[0048]
【The invention's effect】
According to the first fluorescence image capturing apparatus of the present invention, the statistic calculating unit calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image captured by the imaging unit, and the magnification control unit is based on the statistic. Since the size of the fluorescent image is determined by controlling the magnification of the imaging optical system, even when the intensity of the fluorescent image is weak, that is, when the magnitude of the image signal of the fluorescent image is smaller than the desired value However, the imaging magnification system is controlled to an appropriate magnification based on the statistic and only the intensity of the fluorescent image is increased by reducing the fluorescent image, so the S / N of the fluorescent image can be improved.
[0049]
According to the second fluorescence image capturing apparatus of the present invention, the statistic calculating unit calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image captured by the imaging unit, and the magnification control unit is based on the statistic. Since the sizes of the fluorescence image and the normal image are determined by controlling the magnification of the imaging optical system, the size of the normal image is set to the size of the fluorescence image in addition to the effect of the first fluorescence image capturing apparatus. It can be according to the size.
[0050]
In the third fluorescence image capturing apparatus according to the present invention, the statistic calculating unit calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image or the reflected image captured by the imaging unit, and the magnification control unit is based on the statistic. Since the sizes of the fluorescent image and the reflected image are determined by controlling the magnification of the imaging optical system, the reflected image is made the size of the fluorescent image in addition to the effect of the first fluorescent image capturing apparatus. The size can be made suitable, and even when image calculation is performed using a fluorescent image and a reflection image, appropriate inter-image calculation processing can be performed. Furthermore, when the statistic calculation means calculates the statistic of the image signal of the predetermined area of the reflected image, the magnification can be controlled to reflect more the distance between the imaging means and the part to be measured.
[0051]
In the fourth fluorescence image capturing apparatus according to the present invention, the statistic calculating unit calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image or the reflected image captured by the imaging unit, and the magnification control unit is based on the statistic. Since the sizes of the fluorescent image, the reflected image, and the normal image are determined by controlling the magnification of the imaging optical system, the same effects as those of the first to third fluorescent image capturing apparatuses can be obtained. it can.
[0052]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, when the image processing means performs image processing on an image signal in a predetermined effective range within a predetermined area, the image processing time is shortened. be able to.
[0053]
In the first to fourth fluorescent image capturing devices, particularly when the display means displays an observation image based on an image signal in a predetermined effective range image-processed by the image processing means. Only a range with a high degree of interest can be displayed as an observation image.
[0054]
In the first to fourth fluorescent imaging devices, when the display magnification is controlled so that an observation image based on an image signal in a predetermined effective range is displayed at a predetermined constant size, Even if the image is reduced by the imaging optical system, the visibility can be ensured by the enlarged display.
[0055]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, when the reading unit reads only an image signal in a predetermined effective range, the reading process time can be shortened.
[0056]
Further, in the first or second fluorescent image capturing apparatus, when the predetermined region is the entire fluorescent image, and the statistic calculating unit calculates the statistic of the image signal of the entire fluorescent image, A more appropriate statistic that reflects the entire fluorescence image can be calculated.
[0057]
In the third or fourth fluorescent image capturing apparatus, the predetermined region is the entire fluorescent image or the entire reflected image, and the statistic calculating means calculates the statistic of the image signal of the entire fluorescent image or the reflected image. In this case, it is possible to calculate a more appropriate statistic reflecting the entire fluorescent image or the entire reflected image. In particular, when calculating the statistic of the image signal of the entire reflected image, the imaging means A statistic that more reflects the distance to the measurement unit can be calculated.
[0058]
Further, in the first or second fluorescence imaging apparatus, when the predetermined region is a region of interest of the fluorescence image, and the statistic calculation unit calculates the statistic of the image signal of the region of interest. More appropriate statistics can be calculated for the region of interest.
[0059]
Further, in the third or fourth fluorescent image capturing device, the predetermined region is a region of interest of the fluorescent image or the reflected image, and the statistic calculating unit calculates a statistic of the image signal of the region of interest. In this case, a more appropriate statistic can be calculated for the region of interest. Especially when the statistic of the image signal of the entire reflected image is calculated, the statistic that more reflects the distance between the imaging means and the part to be measured. The amount can be calculated.
[0060]
Further, in the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the statistic calculation means performs a calculation for weighting a predetermined range in the predetermined area according to the degree of interest, and calculates the statistics of the calculated image signal. When the amount is calculated, an image signal in a range of higher interest in the fluorescent image or the reflected image can be reflected in the statistic.
[0061]
Further, in the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, the statistic of the image signal includes a maximum value, a minimum value, an average value, a combination of the maximum value and a standard deviation, a combination of a minimum value and a standard deviation, and an average value. When at least one of the combinations of standard deviations, when the maximum value, the minimum value, or the average value of the statistic is small, the magnification is reduced, and when it is large, the magnification is increased. A statistic can be calculated by a simple calculation, and a magnification control reflecting the statistic can be performed.
[0062]
In the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, when the reading unit controls the reading frequency according to a predetermined effective range, the reading frequency can be limited to the minimum necessary. Therefore, it is possible to limit the readout noise generated with the readout, and to improve the S / N of the fluorescence image, the reflection image, and the normal image.
[0063]
In the first to fourth fluorescent imaging devices, when the pixel data based on the image signal is indicated by the number of bits of 9 bits or more, the bit is bit-shifted so that the data is indicated by the number of bits of the upper 8 bits or less. If the statistic calculation means includes a shift means and calculates the statistic based on the bit-shifted pixel data, an 8-bit general-purpose statistical calculator can be used to speed up the calculation process. Can be achieved.
[0064]
In the case where the first to fourth fluorescent image capturing devices are in the form of an endoscope in which a part or all of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit have an insertion portion inserted into the living body. It can be effectively used as a fluorescence endoscope apparatus.
[0065]
Further, in the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and the irradiation unit, the imaging unit, and the part other than the portion disposed in the insertion unit, When a part of the reading unit is arranged in the processor unit and the imaging optical system whose magnification is controlled by the magnification control unit is arranged in the processor unit, the configuration of the insertion unit Can be simplified, and the weight of the insertion portion is reduced, so that the operability can be improved.
[0066]
Further, in the first to fourth fluorescent image capturing apparatuses, a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and the irradiation unit, the imaging unit, and the part other than the portion disposed in the insertion unit, When a part of the reading unit is disposed in the processor unit and the imaging optical system controlled by the magnification control unit is disposed in the insertion unit, the apparatus is configured to be smaller. be able to.
[0067]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments in which a fluorescence imaging apparatus of the present invention is applied to a fluorescence endoscope will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluorescence endoscope according to the present embodiment.
[0068]
The fluorescence endoscope according to the present embodiment includes an endoscope insertion unit 100 that is inserted into a site suspected of being a patient's lesion, an image signal processing unit 1 that processes information obtained from a living tissue into an image signal, The monitor 600 displays a signal processed by the image signal processing unit 1 as a visible image. The image signal processing unit 1 includes an illumination unit 110 including two light sources that respectively emit white light Lw for normal images and excitation light Lr for autofluorescence images, and autofluorescence generated from the living tissue 9 by irradiation of the excitation light. An image detection unit 300 that picks up an image Zj, converts it into a digital value and outputs it as image data, and outputs the image data of the autofluorescence image output from the image detection unit 300 by performing arithmetic operations such as distance correction and image processing. An image calculation unit 400 that converts a normal image into a digital value as image data, converts the image data and an output signal of the image calculation unit 400 into a video signal, and outputs a video signal. And a foot switch 2 for switching the state and the composite image display state.
[0069]
The endoscope insertion portion 100 includes a light guide 101 that extends to the tip inside and an image fiber 102. An illumination lens 103 is provided at the distal end portion of the light guide 101, that is, the distal end portion of the endoscope insertion portion 100. Further, the image fiber 102 is a multi-component glass fiber, and includes an excitation light filter 104 and a condensing lens 105 at the tip thereof. In the light guide 101, a white light guide 101a and an excitation light guide 101b are bundled and integrated in a cable shape, and the white light guide 101a and the excitation light guide 101b are connected to the illumination unit 110. One end of the image fiber 102 is connected to the image detection unit 300.
[0070]
The illumination unit 110 includes a GaN-based semiconductor laser 111 that emits excitation light Lr for self-fluorescent images, a semiconductor laser power source 112 that is electrically connected to the GaN-based semiconductor laser 111, and white that emits white light Lw for normal images. The light source 114 includes a white light power source 115 electrically connected to the white light source 114.
[0071]
The image fiber 102 is connected to the image detection unit 300, and the self-fluorescent image propagated through the image fiber 102, the collimating lens 301 that forms a normal image, and the normal image that has passed through the collimating lens 301 are totally reflected in the perpendicular direction. The fluorescent image transmitted through the collimating lens 301 transmits 50% of the light quantity of the movable mirror 302 that moves to and passes through the position indicated by the broken line, and the autofluorescent image (light having a wavelength of 750 nm or less) transmitted through the collimating lens 301, and 50 % Mirror 303 reflecting right-angled direction, self-fluorescent image mirror 304 reflecting the half-mirror 303 reflected perpendicularly, fluorescent image mirror 304 reflecting right-angled direction, and the magnification controlled by magnification control means 316 described later and the self-transmitted through the half mirror 303 Magnify or reduce the fluorescence image and the autofluorescence image reflected from the fluorescence image mirror 304 Alternatively, the imaging optical system 305 that transmits at the same magnification, the broadband fluorescent image condensing lens 306 and the narrow-band fluorescent image condensing lens 307 that form an autofluorescent image transmitted through the imaging optical system 305 at a predetermined magnification. Wideband bandpass filter 308 for selecting a wavelength of 430 nm to 730 nm from the autofluorescent image transmitted through the broadband fluorescent image condensing lens 306, and high sensitivity for the broadband fluorescent image for capturing the autofluorescent image transmitted through the broadband bandpass filter 308 The self-fluorescent image which permeate | transmitted the narrow-band band pass filter 309 and the narrow-band band pass filter 309 which take out the wavelength of 430 nm-530 nm from the self-fluorescent image imaged by the image pick-up element 310 and the condensing lens 307 for narrow-band fluorescent images is imaged. Based on a control signal from a high-sensitivity imaging device 311 for narrow-band fluorescence image and a magnification control means 316 described later. Based on the control signals from the reading means 314 and the reading means 314 for controlling the driving ranges in the high-sensitivity imaging device 310 for the broadband fluorescent image and the high-sensitivity imaging device 311 for the narrow-band fluorescent image and reading out the image signal in the driving range. An AD converter 312 that converts the image signal output from the high-sensitivity image sensor 310 for the broadband fluorescent image into a digital value and outputs it as image data; An AD converter 313 that converts an image signal output from the element 311 into a digital value and outputs it as image data, an image data output from the AD converter 312 and stored in a broadband fluorescent image memory 401 described later, and the AD converter Statistics based on image data output from 313 and stored in a narrowband fluorescent image memory 402 described later Statistic calculating means 315 for calculating the image forming magnification system 305 and the magnification of the image forming magnification system 305 and a normal image forming optical system 507 (to be described later) based on the statistic output from the statistic calculating means 315 to determine the image forming optical system 305 and A magnification control signal is output so that the magnification of the normal image imaging optical system 507 becomes the magnification, and the high-sensitivity image sensor 310 for the broadband fluorescent image, the high-sensitivity image sensor 311 for the narrow-band fluorescence image, and A magnification control means 316 is provided for outputting a control signal to the reading means 314 and 508 so as to determine a drive range in a normal image pickup element 503, which will be described later, and read out an image signal in the drive range.
[0072]
Note that the statistic calculation unit 315 includes a bit shift unit 317 that shifts the number of bits of the image data to 8 bits or less when calculating the statistic.
[0073]
The image calculation unit 400 stores the broadband fluorescent image memory 401 that stores the image data of the broadband autofluorescence image output from the AD converter 312, and the image data of the narrowband autofluorescence image output from the AD converter 313. Each corresponding pixel value of the image data of the broadband autofluorescence image stored in the memory for narrowband fluorescence image 402 and the memory for broadband fluorescence image 401 and the image data of the broadband autofluorescence image stored in the memory for narrowband fluorescence image 402 An image generation unit 403 that calculates a calculated value of each pixel by performing a calculation according to the ratio of the image, assigns color information according to the size of the calculated value, and generates and outputs a color image.
[0074]
The display signal processing unit 500 enlarges the normal image reflected by the normal image mirror 501 with the magnification controlled by the normal image mirror 501 that reflects the normal image reflected by the movable mirror 302 in the right-angle direction and the magnification control means 316. Or, a normal image focusing optical system 507 that transmits at the same magnification, a normal image condensing lens 502 that forms an enlarged or equal magnification normal image by the normal image imaging optical system 507, and a normal image condensing lens 502. The normal image pickup element 503 for picking up the normal image formed in step S3, and the readout of the image signal in the drive range by controlling the drive range in the normal image pickup element 503 based on the control signal from the magnification control means 316 Based on the control signal from the means 508 and the reading means 508, the image signal output from the normal image pickup device 503 is converted into a digital value to obtain image data. Output AD converter 504, normal image memory 505 for storing digitized image signals, image signals output from normal image memory 505, and color image signals output from image generation means 403 as video signals A video signal processing circuit 506 for converting and outputting is provided. The monitor 600 switches between a normal image and a color image for display.
[0075]
Next, the operation of the fluorescence endoscope in the above embodiment will be described. First, the operation when displaying a color image using autofluorescence images in two different wavelength bands will be described.
[0076]
Based on a signal from the control computer 200, the semiconductor laser power source 112 drives the pump light Lr from the GaN-based semiconductor laser 111. The pump light Lr passes through the pump light condensing lens 113, and the pump light guide. After being incident on 101 b and guided to the distal end portion of the endoscope insertion portion 100, the living tissue 9 is irradiated from the illumination lens 103. The autofluorescence image from the living tissue 9 generated by the irradiation of the excitation light Lr is collected by the condenser lens 105, passes through the excitation light cut filter 104, enters the tip of the image fiber 102, passes through the image fiber 102, The light enters the collimating lens 301. The excitation light cut filter 104 is a long pass filter that transmits all fluorescence having a wavelength of 420 nm or more. Since the wavelength of the excitation light Lr is 410 nm, the excitation light reflected by the living tissue 9 is cut by the excitation light cut filter 104. The autofluorescence image transmitted through the collimator lens 301 is transmitted by the half mirror 303 with a transmittance of 50% and reflected with a reflectance of 50%. The autofluorescence image reflected by the half mirror 303 in the right angle direction reflects the fluorescence image mirror 304 in the right angle direction. Both the autofluorescence image transmitted through the half mirror 303 and the autofluorescence image reflected from the fluorescence image mirror 304 are incident on the imaging optical system 305. At this time, the autofluorescence image first incident on the imaging optical system 305 passes through the imaging optical system 305 at the same magnification. The autofluorescence image transmitted through the imaging optical system 305 at the same magnification is formed by the broadband fluorescent image condensing lens 306, and the autofluorescence image transmitted through the broadband fluorescent image condensing lens 306 is converted into the broadband bandpass filter 308. And is captured by the high-sensitivity image sensor 310 for a broadband fluorescent image. The autofluorescence image reflected by the fluorescence image mirror 304 is formed by the narrowband fluorescence condenser lens 307, passes through the narrowband bandpass filter 309, and is captured by the narrowband fluorescence image high-sensitivity image sensor 311. Is done.
[0077]
The self-fluorescent images captured by the broadband fluorescent image high-sensitivity image sensor 310 and the narrow-band fluorescent image high-sensitivity image sensor 311 are converted into image signals that are electrical signals, and the image signals are read out by the control signals of the reading means 314, respectively. It is. The image signal output from the broadband fluorescent image high-sensitivity image sensor 310 is input to the AD converter 312, digitized, and then stored in the broadband fluorescent image memory 401, and the narrow-band fluorescent image high-sensitivity image sensor. The image signal output from 311 is input to the AD converter 313, digitized, and stored in the narrowband fluorescent image memory 402.
[0078]
Here, after the first self-fluorescence image is captured and stored in the broadband fluorescent image memory 401 and the narrowband fluorescent image memory 402, the image data of the region of interest among the image data is output to the statistic calculation means 315. The For example, when the area of the image data stored in the broadband fluorescent image memory 401 and the narrowband fluorescent image memory 402 is the area 60 shown in FIG. 3, the image data of the area 61 that is the area of interest is output. The region of interest may be a preset region or a region input by a predetermined input means (not shown). Further, the image data of the region of interest 61 output to the statistic calculation unit 315 is bit-shifted to 8 bits or less by the bit shift unit 317, and then the statistic calculation unit 315 performs an operation for weighting according to the interest level. Is called. For example, if the region of highest interest in the region of interest 61 is the region 63, this image signal is multiplied by 1, and if the region of highest interest is the region 62 excluding the region 63, 0. If the region with the highest degree of interest is the region 61 excluding the region 62, the image data is multiplied by 0.1. Then, an average value is taken for all weighted image data in the region 61. This average value is output to the magnification control means 316, and the magnification control means 316 determines the magnification of the autofluorescence image and the normal image according to this average value, and the imaging optical system 305 and the normal image imaging optics are set to this magnification. A magnification control signal is output to the system 507. It is assumed that an appropriate magnification of the imaging optical system 305 and the normal image imaging optical system 507 corresponding to the average value output from the statistic calculation unit 315 is set in the magnification control unit 316. For example, when the average value is smaller than a desired value, that is, when the size of the autofluorescence image signal is not sufficiently large, the magnification of the autofluorescence image is set by the imaging optical system 305. When the average value is larger than a desired value, that is, when the size of the autofluorescence image signal is large, the size of the autofluorescence image is enlarged by the imaging optical system 305. Further, when the average value is a substantially desired value, that is, when the autofluorescence image signal is appropriate, the magnification at which the size of the autofluorescence image is multiplied by the imaging optical system 305 It is.
[0079]
Then, the next autofluorescence image is taken through the imaging optical system 305 controlled to an appropriate magnification by the magnification control signal of the magnification control means 316. Further, a driving range corresponding to the effective range is output from the magnification control unit 316 to the reading unit 314, and the reading unit 314 has a high-sensitivity image sensor 311 for narrowband fluorescent images and a broadband fluorescent image within the driving range corresponding to the effective range. The image data of the high-sensitivity image sensor 310 is read out. The effective range is an area to be displayed as an image, and may be set in advance or input by a predetermined input means (not shown). Further, when the narrow-band fluorescent image high-sensitivity image sensor 311 and the wide-band fluorescent image high-sensitivity image sensor 310 are, for example, a CCD, the reading unit 314 performs reading using the horizontal / vertical synchronization signal and the reference clock signal. The drive range is controlled according to the effective range by changing the horizontal / vertical synchronization signal and the reference clock frequency. When a reduced autofluorescence image is picked up by the imaging optical system 305, the readout frequency is lowered, so that the readout noise of the CCD can be reduced.
[0080]
The image data of the driving range corresponding to the effective range read by the reading unit 314 is stored in the narrowband fluorescent image memory 318 and the broadband fluorescent image memory 319.
[0081]
Then, the narrow-band autofluorescence image in the effective range stored in the narrow-band fluorescence image memory 318 and the wide-band autofluorescence image in the effective range stored in the wide-band fluorescence image memory 319 are converted into corresponding Calculation is performed according to the ratio of each pixel value of the image, color information is assigned to the calculated value, and an image signal having the color information is generated and output. The color image generated by the image generation unit 403 is input to the monitor 600 after DA conversion by the video signal processing circuit 506, and the color image in the effective range is displayed. It is possible to determine whether the tissue is a normal tissue or a diseased tissue based on the difference in color of the color images.
[0082]
Next, the operation when displaying a normal image will be described. First, the white light source 115 is driven based on a signal from the control computer 200, and the white light Lw is emitted from the white light source 114. The white light Lw is incident on the white light guide 101a via the white light condensing lens 116. After being guided to the distal end portion of the endoscope insertion portion 100, the living tissue 9 is irradiated from the illumination lens 103. The reflected light of the white light Lw is collected by the condenser lens 105, passes through the excitation light filter 104, enters the tip of the image fiber 102, enters the collimator lens 301 through the image fiber 102. The reflected light that has passed through the collimator lens 301 is reflected by the movable mirror 302 and the normal image mirror 501 and enters the normal image imaging optical system 507. At this time, the magnification of the normal image forming optical system 507 is controlled in accordance with the magnification control signal output from the magnification control means 316. For example, when the magnification is controlled so that the autofluorescence image is enlarged in the imaging optical system 305, the normal image imaging optical system 507 is also controlled to the same magnification, and the normal image is enlarged. The Further, when the magnification is controlled so that the autofluorescence image is reduced or reduced by the imaging optical system 305, the normal image imaging optical system 507 transmits the normal image by controlling the magnification to the same magnification. The normal image controlled to an appropriate magnification by the normal image imaging optical system 507 is incident on the normal image condensing lens 502. The normal image transmitted through the normal image condensing lens 502 is formed on the normal image pickup element 503. Here, the normal image pickup element 503 is controlled by the reading unit 508 so that image data corresponding to the effective range in the autofluorescence image is read. The effective range image data output from the normal image pickup device 503 is input to the AD converter 504, digitized, and stored in the normal image memory 505. The image signal in the effective range stored in the normal image memory 505 is input to the monitor 600 after DA conversion by the video signal processing circuit 506 and displayed on the monitor 600 as a visible image. Note that the signal processing in the video signal processing circuit 506 may be a frame sequential method or a homogeneous equation.
[0083]
A series of operations related to the color image display operation and the normal image display operation are controlled by the control computer 200. The color image display state and the normal image display state are switched by pressing the foot switch 2.
[0084]
According to the fluorescence endoscope to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied, the statistic calculating unit 315 calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image, and the magnification control unit 316 is based on the statistic. Since the size of the fluorescent image is determined by controlling the magnification of the imaging optical system 305, even when the intensity of the fluorescent image is weak, that is, the size of the image signal of the fluorescent image is smaller than a desired value. Even in this case, since the imaging magnification system is controlled to an appropriate magnification based on the statistics and only the intensity of the fluorescent image is increased by reducing the fluorescent image, the S / N of the fluorescent image can be improved. .
[0085]
In addition, since the image calculation unit 400 performs image processing on an image signal in a predetermined effective range within a predetermined region, the image processing time can be shortened.
[0086]
In addition, since the monitor 600 displays the observation image based on the image signal in the predetermined effective range image-processed by the image calculation unit 400, only the range having a particularly high degree of interest is displayed as the observation image. Can do. At this time, if the size of the observation image displayed on the monitor 600 is also changed according to the magnification controlled by the magnification control means 316 (for example, when the autofluorescence image is reduced by the magnification control means 316). Reduces the mosaic of the observation image due to the reduction in the number of pixels.
[0087]
In addition, since the reading unit 314 reads only the image signal within a predetermined effective range, the time for the reading process can be shortened.
[0088]
Further, since the reading means 314 controls the reading frequency in accordance with a predetermined effective range, the reading frequency can be limited to the minimum necessary, so that reading noise generated during reading is limited. S / N of the fluorescence image, the reflection image, and the normal image can be improved.
[0089]
Further, since the statistic calculation unit 317 calculates the statistic based on the pixel data bit-shifted to 8 bits or less by the bit shift unit 317, an 8-bit general-purpose statistical calculator can be used. It is possible to speed up the arithmetic processing.
[0090]
Next, an embodiment in which the second fluorescence imaging apparatus of the present invention is applied to a fluorescence endoscope will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fluorescence endoscope of the present embodiment. In addition, the said 1st Embodiment uses the same number about an equivalent element, and abbreviate | omits description unless there is particular need.
[0091]
The fluorescence endoscope according to the present embodiment includes an endoscope insertion unit 150 that is inserted into a site suspected of being a patient's lesion, an image signal processing unit 3 that processes information obtained from biological tissue into an image signal, The monitor 600 displays a signal processed by the image signal processing unit 3 as a visible image. The image signal processing unit 3 includes an illumination unit 150 including three light sources that respectively emit white light Lw for normal images, excitation light Lr for autofluorescence images, and reference light Ls for reference images, and a living body by irradiation with the excitation light. An image detection unit 350 that captures an autofluorescence image Zj generated from the tissue 9 and a reflection image Zs generated from the living tissue 9 by irradiation with reference light, converts the digital image into digital values, and outputs the image data, and an image detection unit 350 From the image data of the autofluorescence image output from the image, performs distance correction and the like, assigns color information to the calculated value, assigns luminance information to the image data of the reflected image, and synthesizes and outputs the two pieces of image information The image calculation unit 450 that converts the normal image into a digital value to obtain image data, and the image data and the output signal of the image calculation unit 450 are converted into a video signal. A display signal processing unit 500 for converting and outputting the composed of foot switch 2 which for switching between the normal image display state a composite image display state.
[0092]
The endoscope insertion section 150 includes a light guide 151 that extends to the tip inside and an image fiber 152. An illumination lens 153 is provided at the distal end of the light guide 151, that is, at the distal end of the endoscope insertion portion 150. The image fiber 152 is a multi-component glass fiber, and includes an excitation light filter 154 and a condensing lens 155 at the tip thereof. The light guide 151 is a bundle of a white light guide 151a, an excitation light guide 151b, and a reference light guide 151c, and is integrated in a cable shape. The white light guide 151a, the excitation light guide 151b, and the reference light The guide 151c is connected to the lighting unit 110. One end of the image fiber 152 is connected to the image detection unit 350.
[0093]
The illumination unit 150 includes a GaN-based semiconductor laser 111 that emits excitation light Lr for autofluorescence images, a semiconductor laser power source 112 that is electrically connected to the GaN-based semiconductor laser 111, and a white light that emits white light Lw for normal images. A light source 114, a white light source 115 electrically connected to the white light source 114, a reference light source 117 that emits reference light Ls for reflected images, and a reference light source 118 that is electrically connected to the reference light source 117. I have.
[0094]
An image fiber 152 is connected to the image detection unit 350, and a collimating lens 351 that forms an autofluorescence image, a normal image, and a reflected image propagated through the image fiber 152, and a normal image that has passed through the collimating lens 351 is perpendicular to the image detection unit 350. The self-fluorescent image and the reflected image that have been totally reflected and transmitted through the collimating lens 351 are moved to the position indicated by the broken line 352, and the movable mirror 352 that passes through the collimating lens 351. The dichroic mirror 353 that transmits the reflected image transmitted through the collimator lens 351, and the half mirror that transmits 50% of the light quantity of the autofluorescent image reflected in the right angle direction and reflects 50% in the right angle direction. 354, autofluorescence image transmitted through half mirror 354 at right angle Narrow-band fluorescent image mirror 355 reflecting in the direction, reflected image transmitted through dichroic mirror 353 with magnification controlled by magnification control means 369 described later, autofluorescent image reflected in half-angle direction at half mirror 354, and transmitted through half mirror 354 The auto-fluorescent image reflected by the narrow-band fluorescent image mirror 355 is enlarged, reduced, or equalized and transmitted through the imaging optical system 356, and the auto-fluorescent image and the reflected image transmitted through the imaging optical system 356 at a predetermined magnification. A wavelength of 430 nm to 730 nm from the self-fluorescent image transmitted through the broadband fluorescent image condensing lens 358, the narrow band fluorescent image condensing lens 359, the reflected image condensing lens 357, and the broadband fluorescent image condensing lens 358. Wideband bandpass filter 360 that selects the wideband, and a wideband that captures the autofluorescence image that has passed through the broadband bandpass filter 360 Transmitted through a narrowband bandpass filter 361 and a narrowband bandpass filter 361 that extract wavelengths from 430 nm to 530 nm from the autofluorescence image formed by the high-sensitivity imaging device 363 for optical images and the condensing lens 359 for narrowband fluorescence images. A high-sensitivity image sensor 364 for narrow-band fluorescence images that captures an autofluorescence image, a reflection image sensor 362 that captures a reflected image that has passed through a reflection lens condensing lens 357, and a control signal from a magnification control means 369 described later. Based on the high-sensitivity imaging device 363 for broadband fluorescent images, the high-sensitivity imaging device 364 for narrow-band fluorescent images, and the imaging device 362 for reflected images, the reading means 368 for reading out the image signals in the driving range and the reading means Based on the control signal from 368, the image signal output from the high-sensitivity image sensor 363 for broadband fluorescent image is converted into a digital value. The image signal output from the high-sensitivity image sensor 364 for narrowband fluorescent images is converted into a digital value based on the control signal from the AD converter 366 and the reading means 368 that converts the image data into image data and outputs it as image data. An AD converter 367 for outputting, an AD converter 365 for converting the image signal output from the imaging device for reflected image 362 into a digital value based on a control signal from the reading means 368, and outputting it as image data, an AD converter 366 Statistic for calculating a statistic based on image data output from the above and stored in a broadband fluorescent image memory 452 described later and image data output from the AD converter 367 and stored in a narrowband fluorescent image memory 453 described later Based on the statistics output from the calculation means 370 and the statistics calculation means 370, the imaging magnification system 356 and the normal image formation The magnification of the optical system 507 is determined, and a magnification control signal is output so that the magnification of the imaging optical system 356 and the normal image imaging optical system 507 becomes the magnification, and high sensitivity for broadband fluorescent images based on the magnification. The reading means 368 and 508 are controlled so as to determine the drive range in the image pickup device 363, the high-sensitivity image pickup device 364 for the narrow-band fluorescent image, the reflection image pickup device 362, and the normal image pickup device 503 and read out the image signal in the drive range. A magnification control means 369 for outputting a signal is provided. Note that the statistic calculation unit 370 includes a bit shift unit 371 that shifts the number of bits of image data to 8 bits or less.
[0095]
The image calculation unit 450 stores the broadband fluorescent image memory 452 that stores the image data of the broadband autofluorescence image output from the AD converter 366 and the image data of the narrowband autofluorescence image output from the AD converter 367. Narrowband fluorescent image memory 453, Reflected image memory 451 for storing the image data of the reflected image output from AD converter 365, Wideband autofluorescent image data and narrowband stored in broadband fluorescent image memory 452 A calculation corresponding to the ratio of the corresponding pixel values of the image data of the broadband autofluorescence image stored in the fluorescence image memory 453 is performed to calculate the calculated value of each pixel, and the color corresponding to the size of the calculated value Fluorescence image calculation means 455 that assigns information to generate and outputs a color image, and image data of the reflection image stored in the reflection image memory 451 Reflected image calculation means 454 that assigns luminance information according to the size and generates and outputs a luminance image, the color image generated by the fluorescence image calculation means 455 and the luminance image generated by the reflection image calculation means 454. An image synthesizing unit 456 for synthesizing and outputting as a synthesized image is provided.
[0096]
Next, the operation of the fluorescence endoscope in the above embodiment will be described. First, an operation in the case of displaying a composite image using autofluorescence images in two different wavelength bands will be described.
[0097]
Based on a signal from the control computer 250, the semiconductor laser power source 112 drives the pump light Lr from the GaN-based semiconductor laser 111. The pump light Lr passes through the pump light condensing lens 113, and the pump light guide. After being incident on 151b and guided to the distal end portion of the endoscope insertion portion 150, the living tissue 9 is irradiated from the illumination lens 153. The autofluorescence image from the living tissue 9 generated by the irradiation of the excitation light Lr is condensed by the condenser lens 155, passes through the excitation light cut filter 154, enters the tip of the image fiber 152, passes through the image fiber 152, The light enters the collimating lens 351. The excitation light cut filter 154 is a long pass filter that transmits all fluorescence having a wavelength of 420 nm or more. Since the wavelength of the excitation light Lr is 410 nm, the excitation light reflected by the living tissue 9 is cut by the excitation light cut filter 154. The autofluorescence image that has passed through the collimating lens 351 is reflected by the dichroic mirror 353 in the perpendicular direction. The autofluorescence image reflected by the dichroic mirror 353 is transmitted by the half mirror 354 with a transmittance of 50% and reflected with a reflectance of 50%. The autofluorescence image transmitted through the half mirror 354 reflects the narrowband fluorescence image mirror 355 in the perpendicular direction. The reflected image transmitted through the dichroic mirror 353, the autofluorescent image reflected from the half mirror 354, and the autofluorescent image reflected from the narrowband fluorescent image mirror 355 are all incident on the imaging optical system 356. At this time, the autofluorescence image first incident on the imaging optical system 356 is transmitted through the imaging optical system 356 at the same magnification. The autofluorescence image transmitted through the imaging optical system 356 at the same magnification is imaged by the condensing lens 358 for the broadband fluorescent image, and the autofluorescence image transmitted through the condensing lens 358 for the broadband fluorescence image is converted into the broadband bandpass filter 360. And is imaged by the high-sensitivity imaging device 363 for broadband fluorescent images. The autofluorescence image reflected by the narrowband fluorescence image mirror 355 is formed by the narrowband fluorescence condenser lens 359, passes through the narrowband bandpass filter 361, and is a highly sensitive image sensor 364 for narrowband fluorescence images. Is imaged.
[0098]
The autofluorescence images picked up by the high-sensitivity image pickup device 363 for the broadband fluorescent image and the high-sensitivity image pickup device 364 for the narrow-band fluorescent image are converted into image signals that are electric signals, and the image signals are read out by the control signals of the reading means 368, respectively. It is. The image signal output from the broadband fluorescent image high-sensitivity imaging device 363 is input to the AD converter 366 and digitized, and then stored in the broadband fluorescent image memory 452, and the narrow-band fluorescent image high-sensitivity imaging device. The image signal output from 364 is input to the AD converter 367, digitized, and stored in the narrowband fluorescent image memory 453.
[0099]
Here, after being stored in the broadband fluorescent image memory 452 and the narrowband fluorescent image memory 453 by the first self-fluorescent image capturing, the region of interest in the image data in the same manner as in the first embodiment. Image data is output to the statistic calculation means 370. Then, after the image data is bit-shifted to 8 bits or less by the bit shift means 371, the statistical value calculating means 370 calculates the average value as in the first embodiment, and then the average value is The magnification control means 369 outputs the magnification control means 369 to determine the magnification of the autofluorescence image and the normal image according to the average value, and applies the magnification to the imaging optical system 356 and the normal image imaging optical system 507 so as to obtain this magnification. Output a control signal.
[0100]
Then, the next autofluorescence image and reflection image are taken through the imaging optical system 356 controlled to an appropriate magnification by the magnification control signal of the magnification control means 369. Further, a driving range corresponding to the effective range is output from the magnification control unit 369 to the reading unit 368, and the reading unit 368 has a high-sensitivity imaging device 364 for narrowband fluorescent images and a broadband fluorescent image in the driving range corresponding to the effective range. The image data of the high-sensitivity image sensor 363 and the reflected image sensor 365 is read out. This effective range is an area to be displayed as an image, and may be set in advance or input by a predetermined input means (not shown). Further, when the narrow-band fluorescent image high-sensitivity image pickup device 364 and the wide-band fluorescent image high-sensitivity image pickup device 363 are, for example, a CCD, the reading unit 368 performs reading using the horizontal / vertical synchronization signal and the reference clock signal. The drive range is controlled according to the effective range by changing the horizontal / vertical synchronization signal and the reference clock frequency. The image data of the driving range corresponding to the effective range read by the reading unit 368 is stored in the narrowband fluorescent image memory 453, the broadband fluorescent image memory 452, and the reflected image memory 451.
[0101]
The narrow-band autofluorescence image in the effective range stored in the narrow-band fluorescence image memory 453 and the wide-band autofluorescence image in the effective range stored in the wide-band fluorescence image memory 452 An operation is performed according to the ratio of the pixel values of the image, color information is assigned to the calculated value, and an image signal having the color information is generated and output. On the other hand, the reflected image in the effective range stored in the reflected image memory 451 is assigned brightness information according to the size of the pixel value by the reflected image calculation means 454, and an image signal having the brightness information is generated and output. The Then, the color image signal output from the fluorescence image calculation unit 455 and the luminance image signal output from the reflection image calculation unit 454 are combined by the image combining unit 456, and a combined image is generated and output. The synthesized image output from the image synthesizing unit 456 is input to the monitor 600 after DA conversion by the video signal processing circuit 506, and the synthesized image in the effective range is displayed. It is possible to determine whether the tissue is a normal tissue or a diseased tissue based on the difference in color of the composite image.
[0102]
The operation of normal image display is the same as that in the first embodiment.
[0103]
A series of operations related to the combined image display operation and the normal image display operation are controlled by the control computer 250. The composite image display state and the normal image display state are switched by pressing the foot switch 2.
[0104]
According to the above-described fluorescence endoscope to which the fluorescence imaging apparatus according to the present invention is applied, the statistic calculating means 370 calculates the statistic of the image signal of the predetermined region of the fluorescent image, and the magnification control means 369 is based on the statistic. Since the sizes of the fluorescent image and the reflected image are determined by controlling the magnification of the imaging optical system 356, in addition to the effect of the first embodiment, the reflected image is made the size of the fluorescent image. The size can be made suitable, and even when image calculation is performed using a fluorescent image and a reflection image, appropriate inter-image calculation processing can be performed.
[0105]
In the first and second embodiments, the magnification control unit controls the magnification based on the statistic calculated by the statistic calculation unit. However, in actuality, the diagnosis is performed for all users. Easy, difficult to control to your preferred magnification. Accordingly, external input means such as a volume or a foot switch may be provided so that the user can appropriately control the magnification of the imaging optical system without providing the statistic calculation means. The user changes the enlargement / reduction based on the brightness or flicker of the observation image, switches the switch etc. to reduce when the observation image is dark or the flicker is large, and switches the switch etc. to enlarge when the observation is bright and the flicker is small. What is necessary is just to switch. Then, the image data may be read according to the effective range as in the first and second embodiments.
[0106]
In the first and second embodiments, the image corresponding to the image signal in the effective range is displayed on the monitor 600. In other words, the image displayed on the monitor 600 is controlled by the magnification control means. However, the display magnification may be controlled so that the size of the image displayed on the monitor 600 is always the same by providing display magnification control means. By controlling the magnification in this way, visibility can be ensured by enlarging the display even when the magnification is reduced by the magnification control means. The display image may be switched between a case where the display image is enlarged or reduced according to the magnification controlled by the magnification control means and a case where the display image is always displayed at the same size by a predetermined switch.
[0107]
In the first and second embodiments, the statistic is calculated by the statistic calculator based on the image data of the autofluorescence image. However, the statistic is calculated based on the image data of the reflected image. You may make it do.
[0108]
In the first and second embodiments, the statistic is calculated from the image data itself. However, the present invention is not limited to this, and the Y signal converted at the time of display (YIQ Y of the NTSC signal, Y of YCbCr) may be used. Alternatively, when the luminance information is assigned to the image signal of the reflected image, the statistic may be calculated from the luminance information.
[0109]
In the first and second embodiments described above, the reading unit reads the image data of only the effective range by controlling the driving range of each image sensor by the control signal of the magnification control unit. As another embodiment, after all the image data captured by each image sensor is read by the reading unit, the image is stored in the broadband fluorescent image memory, the narrow-band fluorescent image memory, the reflected image memory, and the normal image memory. When storing data, control may be performed so that only image data in the effective range is stored in each memory by a control signal from the magnification control means.
[0110]
In the first and second embodiments, the imaging optical system, the image sensor, the AD converter, and the reading unit are installed in the image processing unit. However, as another configuration, FIG. The imaging optical system 12, the image sensor 14, and the AD converter 15 may be arranged inside the endoscope insertion unit 10 as shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, the endoscope insertion unit 10 includes the condensing lens 11 that collects the autofluorescence image, the normal image, and the reflection image, the imaging optical system 12, the autofluorescence image, the normal image, and the reflection image. Is provided with a condensing lens 13, an image sensor 14, and an AD converter 15, and a control signal is output from the magnification control means 30 to the image forming optical system 12 and the image calculation unit 40 to perform image calculation. The broadband fluorescent image memory, the narrow-band fluorescent image memory, and the reflected image memory in the unit are controlled so as to store only the image data in the effective range in each memory by the control signal from the magnification control means 30 when storing the image data. Is done.
[0111]
Further, as shown in FIG. 5, the imaging optical system 52, the imaging device 54, the AD converter 55, and the reading unit 56 may be arranged inside the endoscope insertion unit 50. In the embodiment shown in FIG. 4, the endoscope insertion unit 50 includes the condensing lens 51 that collects the autofluorescence image, the normal image, and the reflection image, the imaging optical system 52, the autofluorescence image, the normal image, and the reflection image. Is provided with a condensing lens 53, an image sensor 54, an AD converter 55, and a reading means 56, and a control signal is output from the magnification control means 35 to the image forming optical system 52 and the reading means 56. Is done. The operation of each means is the same as in the first and second embodiments.
[0112]
In the first and second embodiments, the auto-fluorescent image sensor and the normal image sensor are provided, but they may be shared. Further, in the second embodiment, an image sensor for reflected images may be shared. In this case, imaging of each image may be switched in time series, or a self-fluorescent image, a normal image, and a reflected image may be separated and imaged by installing a mosaic filter on the surface of the image sensor. Good.
[0113]
Further, the magnification control means in the first and second embodiments may be incorporated in the control computer.
[0114]
Further, the imaging optical system in the first and second embodiments has a configuration in which an imaging optical system that forms a fluorescent image and a reflected image is separated from a normal image forming optical system that forms a normal image. However, a common configuration may be used.
[0115]
In the first and second embodiments, the normal image and the fluorescent image are matched with the fluorescent image in order to facilitate the association between the normal image and the fluorescent image. However, the normal image is fixed at a high magnification. You may leave as. In this case, a normal image with high resolution can be obtained. Further, the magnification of the normal image may be changed without changing the magnification of the normal image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a fluorescence endoscope to which a fluorescence imaging apparatus of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a fluorescence endoscope to which the fluorescence imaging apparatus of the present invention is applied.
FIG. 3 is an explanatory diagram of weighting calculation.
FIG. 4 is a partial schematic configuration diagram of another embodiment of the fluorescence image capturing apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a partial schematic configuration diagram of another embodiment of the fluorescence image capturing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing intensity distributions of fluorescence spectra of normal tissue and lesion tissue
[Explanation of symbols]
1, 3 Image signal processor
9 Living tissue
10, 50, 100, 150 Endoscope insertion part
11, 13, 51, 53 Condensing lens
12, 52 Imaging optical system
14, 54 Image sensor
15, 55 AD converter
20, 56 Reading means
30, 35 Magnification control means
40, 45 Image operation unit
101, 151 Light guide
101a, 151a White light guide
101b, 151b Excitation light guide
102, 152 Image fiber
103, 153 Illumination lens
104, 154 Excitation light cut filter
105, 155 Objective lens
110, 150 Lighting unit
111 GaN semiconductor laser
112 Power supply for semiconductor laser
113 Condensing lens for excitation light
114 White light source
115 Power source for white light source
116 Condensing lens for white light
117 Reference light source
118 Power source for reference light source
119 Condensing lens for reference light
200, 250 Control computer
300, 350 Image detection unit
301, 351 Collimating lens
302, 352 Movable mirror
303, 354 half mirror
304 Fluorescent image mirror
305, 356 Imaging optical system
306, 358 Condensing lens for broadband fluorescent image
307, 359 Narrow-band fluorescent image condenser lens
308, 360 Wideband bandpass filter
309, 361 Narrow band bandpass filter
310, 363 High-sensitivity image sensor for broadband fluorescent image
311 and 364 High-sensitivity image sensor for narrow-band fluorescent image
312, 313, 365, 366, 367, 504 AD converter
314, 368, 508 reading means
315, 370 Statistics calculation means
316, 369 Magnification control means
317, 371 Bit shift means
355 Mirror for narrow band fluorescent image
357 Condensing lens for reflection image
362 Image sensor for reflected image
400, 450 Image operation unit
401, 452 Broadband fluorescent image memory
402, 453 Narrow-band fluorescent image memory
403 image generation means
451 Memory for reflection image
454 Reflected image calculation means
455 Calculating means for fluorescent image
456 Image composition means
500 Display signal processing unit
501 Normal image mirror
502 Condensing lens for normal image
503 Image sensor for normal images
505 Normal image memory
506 Video signal processing means
507 Imaging optical system for normal images
600 monitors

Claims (31)

励起光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、該照射手段による前記励起光の照射により前記被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像を結像光学系と通して撮像素子により撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された蛍光画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、
前記撮像手段により撮像された前記蛍光画像の画像信号に基づいて、該画像信号の大小を表す代表値を算出する統計量算出手段を有し、
前記撮像手段が、前記代表値に基づいて前記結像光学系の倍率を制御することにより前記蛍光像の大きさを決定する倍率制御手段を有するものであり、
前記統計量算出手段が、前記蛍光画像全体の前記画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする蛍光画像撮像装置。
Irradiation means for guiding and irradiating excitation light to the measured part, and an imaging device for passing a fluorescence image based on the fluorescence image generated from the measured part by irradiation of the excitation light by the irradiating means through the imaging optical system In a fluorescence image capturing apparatus comprising: an image capturing unit that captures an image with a reading unit that reads out an image signal based on a fluorescent image captured by the image capturing unit;
Based on the images the signal of the fluorescent image captured by the imaging means includes a statistic calculation means for calculating a representative value representing the magnitude of said image signal,
The imaging means has magnification control means for determining the size of the fluorescent image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the representative value ;
The fluorescence image capturing apparatus, wherein the statistic calculation means calculates a representative value of the image signal of the entire fluorescence image.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、
該画像処理手段が、前記蛍光画像の画像として表示させたい有効範囲の前記画像信号に前記画像処理を施すものであることを特徴とする請求項1記載の蛍光画像撮像装置。
Image processing means for performing predetermined image processing on the image signal read by the reading means;
2. The fluorescent image capturing apparatus according to claim 1, wherein the image processing means performs the image processing on the image signal in an effective range desired to be displayed as an image of the fluorescent image.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、
該表示手段が、前記画像処理手段により画像処理された前記有効範囲の前記画像信号に基づいて前記観察画像を表示するものであることを特徴とする請求項2記載の蛍光画像撮像装置。
Display means for displaying an observation image based on the image signal read by the reading means;
The display means, the image processing means the fluorescence imaging apparatus according to claim 2, characterized in that to display the observation image based on the image signal of Kieu effective range before subjected to image processing by.
記有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有することを特徴とする請求項3記載の蛍光画像撮像装置。Fluorescence image before observation image based on the image signal of Kieu effective range, according to claim 3, characterized in that it has a display magnification control means for controlling the display magnification to be displayed at a fixed predetermined size Imaging device. 前記読出手段が、前記蛍光画像の前記有効範囲の前記画像信号のみを読み出すものであることを特徴とする請求項2から4いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。The reading means, the fluorescent fluorescence imaging apparatus of claims 2, wherein 4 any one of claims that before Kieu is designed to read only the image signal of the effective range of the image. 励起光および照明光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、該照射手段による前記励起光の照射により前記被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像および前記照明光の照射により前記被測定部から反射される通常像に基づく通常画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された蛍光画像および通常画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、
前記撮像手段により撮像された前記蛍光画像の画像信号に基いて、該画像信号の大小を表わす代表値を算出する統計量算出手段を有し、
前記撮像手段が、前記代表値に基づいて前記結像光学系の倍率を制御することにより前記蛍光像および前記通常像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とする蛍光画像撮像装置。
Irradiation means for guiding and irradiating excitation light and illumination light to the measurement target part, and a fluorescence image based on a fluorescence image generated from the measurement target part by irradiation of the excitation light by the irradiation means and irradiation of the illumination light Imaging means for picking up a normal image based on a normal image reflected from the measured part by an image pickup device through an imaging optical system, and reading means for reading out a fluorescent image picked up by the image pickup means and an image signal based on the normal image In a fluorescent imaging device comprising:
Based on the images the signal of the fluorescent image captured by the imaging means includes a statistic calculation means for calculating a representative value representing the magnitude of said image signal,
The fluorescence imaging apparatus characterized in that the imaging means has magnification control means for determining the sizes of the fluorescent image and the normal image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the representative value. .
前記読出手段により読み出された前記画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、
該画像処理手段が、前記蛍光画像の画像として表示させたい有効範囲および該有効範囲に対応する前記通常画像の前記画像信号に前記画像処理を施すものであることを特徴とする請求項6記載の蛍光画像撮像装置。
Image processing means for performing predetermined image processing on the image signal read by the reading means;
Said image processing means, according to claim 6, wherein the one in which the ordinary the image signal of the image subjected to the image processing corresponding to the effective range and organic effective range to be displayed as an image of the fluorescence image Fluorescent imaging device.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、
該表示手段が、前記画像処理手段により画像処理された前記蛍光画像および前記通常画像の前記有効範囲の前記画像信号に基づいて前記観察画像を表示するものであることを特徴とする請求項7記載の蛍光画像撮像装置。
Display means for displaying an observation image based on the image signal read by the reading means;
Claims the display means, and characterized in that to display the observation image based on the image signal before Kieu effective range of the image processed the fluorescent image and the normal image by the image processing unit 8. The fluorescent image capturing device according to 7.
記有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有することを特徴とする請求項8記載の蛍光画像撮像装置。Fluorescence image before observation image based on the image signal of Kieu effective range, it claim 8, wherein with the magnification control means for controlling the display magnification to be displayed at a fixed predetermined size Imaging device. 前記読出手段が、前記蛍光画像および前記通常画像の前記有効範囲の前記画像信号のみを読み出すものであることを特徴とする請求項7から9いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。The reading means, the fluorescent image and the normal fluorescence imaging apparatus of claims 7, wherein 9 any one of claims that before Kieu is designed to read only the image signal of the effective range of the image. 励起光および参照光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、該照射手段による前記励起光の照射により前記被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像および前記参照光の照射により前記被測定部から反射される反射像に基づく反射画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された蛍光画像および反射画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、
前記撮像手段により撮像された前記蛍光画像または前記反射画像の画像信号に基づいて、該画像信号の大小を表す代表値を算出する統計量算出手段を有し、
前記撮像手段が、前記代表値に基づいて前記結像光学系の倍率を制御することにより前記蛍光像および前記反射像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とする蛍光画像撮像装置。
Irradiation means for guiding and irradiating excitation light and reference light to the measured part, and irradiation of the fluorescence image and the reference light based on the fluorescence image generated from the measured part by irradiation of the excitation light by the irradiation means Imaging means for picking up a reflected image based on a reflected image reflected from the measured part by an image pickup device through an imaging optical system, and reading means for reading out an image signal based on the fluorescence image and the reflected image picked up by the imaging means In a fluorescent imaging device comprising:
Based on the images the signal of the fluorescence image or the reflected image captured by the imaging means includes a statistic calculation means for calculating a representative value representing the magnitude of said image signal,
The fluorescence imaging apparatus characterized in that the imaging means has magnification control means for determining the sizes of the fluorescent image and the reflected image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the representative value. .
前記読出手段により読み出された前記画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、
該画像処理手段が、前記蛍光画像の画像として表示させたい有効範囲および該有効範囲に対応する前記反射画像の前記画像信号に前記画像処理を施すものであることを特徴とする請求項11記載の蛍光画像撮像装置。
Image processing means for performing predetermined image processing on the image signal read by the reading means;
Said image processing means, according to claim 11, wherein the one in which the image signal of the reflection image corresponding to the effective range and organic effective range to be displayed as an image of the fluorescence image subjected to the image processing Fluorescent imaging device.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、
該表示手段が、前記画像処理手段により画像処理された前記蛍光画像および前記反射画像の前記有効範囲の前記画像信号に基づいて前記観察画像を表示するものであることを特徴とする請求項12記載の蛍光画像撮像装置。
Display means for displaying an observation image based on the image signal read by the reading means;
Claims the display means, and characterized in that to display the observation image based on the image signal before Kieu effective range of the fluorescent image and the reflected image that is the image processed by said image processing means 12. The fluorescence image capturing device according to 12.
記有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有することを特徴とする請求項13記載の蛍光画像撮像装置。Fluorescence image before observation image based on the image signal of Kieu effective range, according to claim 13, characterized in that it has a display magnification control means for controlling the display magnification to be displayed at a fixed predetermined size Imaging device. 前記読出手段が、前記蛍光画像および前記反射画像の前記有効範囲の前記画像信号のみを読み出すものであることを特徴とする請求項12から14いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。The reading means, the fluorescence image and the fluorescence image obtaining apparatus of claims 12 to be characterized before Kieu in which reading only the image signal of the effective area 14 to any one of claims of the reflected image. 励起光、参照光および照明光を被測定部まで導光して照射する照射手段と、該照射手段による前記励起光の照射により前記被測定部から発生する蛍光像に基づく蛍光画像、前記参照光の照射による前記被測定部から反射される反射像に基づく反射画像および前記照明光の照射により前記被測定部から反射される通常像に基づく通常画像を結像光学系を通して撮像素子により撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された蛍光画像、反射画像および通常画像に基づく画像信号を読み出す読出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、
前記撮像手段により撮像された前記蛍光画像または前記反射画像の画像信号に基づいて、該画像信号の大小を表す代表値を算出する統計量算出手段を有し、
前記撮像手段が、前記代表値に基づいて前記結像光学系の倍率を制御することにより前記蛍光像、前記反射像および前記通常画像の大きさを決定する倍率制御手段を有することを特徴とする蛍光画像撮像装置。
Irradiation means for guiding and irradiating excitation light, reference light and illumination light to the measurement target part, a fluorescence image based on a fluorescence image generated from the measurement target part by irradiation of the excitation light by the irradiation means, and the reference light An imaging device that captures a reflected image based on a reflected image reflected from the measurement target portion by irradiation of an image and a normal image based on a normal image reflected from the measurement target portion by irradiation of the illumination light through an imaging optical system. A fluorescence image imaging apparatus comprising: a reading means for reading out an image signal based on a fluorescence image, a reflection image, and a normal image captured by the imaging means;
Based on the images the signal of the fluorescence image or the reflected image captured by the imaging means includes a statistic calculation means for calculating a representative value representing the magnitude of said image signal,
The imaging unit includes a magnification control unit that determines the size of the fluorescent image, the reflected image, and the normal image by controlling the magnification of the imaging optical system based on the representative value. Fluorescence imaging device.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に所定の画像処理を施す画像処理手段を有し、
該画像処理手段が、前記蛍光画像の画像として表示させたい有効範囲および該有効範囲に対応する前記反射画像および前記通常画像の前記画像信号に前記画像処理を施すものであることを特徴とする請求項16記載の蛍光画像撮像装置。
Image processing means for performing predetermined image processing on the image signal read by the reading means;
Said image processing means, wherein the one in which the image signal of the reflected image and the normal image corresponding to the effective range and organic effective range to be displayed as an image of the fluorescence image subjected to the image processing The fluorescence imaging device according to claim 16.
前記読出手段により読み出された前記画像信号に基づいて観察画像を表示する表示手段を有し、
該表示手段が、前記画像処理手段により画像処理された前記蛍光画像、前記反射画像および前記通常画像の前記有効範囲の前記画像信号に基づいて前記観察画像を表示するものであることを特徴とする請求項17記載の蛍光画像撮像装置。
Display means for displaying an observation image based on the image signal read by the reading means;
Characterized in that said display means, the fluorescent image is an image processed by said image processing means, and displays the observation image based on the image signal before Kieu effective range of the reflection image and the normal image The fluorescence image capturing device according to claim 17.
記有効範囲の画像信号に基づく観察画像が、予め定められた一定の大きさで表示されるよう表示倍率を制御する表示倍率制御手段を有することを特徴とする請求項18記載の蛍光画像撮像装置。Fluorescence image before observation image based on the image signal of Kieu effective range, according to claim 18, characterized in that it has a display magnification control means for controlling the display magnification to be displayed at a fixed predetermined size Imaging device. 前記読出手段が、前記蛍光画像、前記反射画像および前記通常画像の前記有効範囲の前記画像信号のみを読み出すものであることを特徴とする請求項17から19いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。The reading means, the fluorescent image, the reflected image and the normal image before Kieu effective range of the fluorescent image that is intended to read out the image signals only from the claims 17, wherein 19 to any one of claims Imaging device. 記統計量算出手段が、前記蛍光画像全体または前記反射画像全体の前記画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする請求項11から20いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。 Before SL statistic calculating means, the fluorescence image whole or the reflected image the whole of the image signal of the fluorescence imaging apparatus of claims 11, wherein 20 to any one of claims that calculates a representative value . 記統計量算出手段が、前記蛍光画像の関心領域の前記画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする請求項1から10いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。 Before SL statistic calculating means, the fluorescence imaging apparatus of claims 1, characterized in that calculates a representative value of the image signal of the region of interest of the fluorescence image 10 any one of claims. 記統計量算出手段が、前記蛍光画像または前記反射画像の関心領域の前記画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする請求項11から20いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。 Previous SL statistic calculating means, the fluorescence image or the fluorescent image of the claims 11, characterized in that calculates a representative value of the image signal 20 to any one of claims ROI of the reflecting image apparatus. 前記統計量算出手段が、前記蛍光画像内の所定の範囲に関心度に応じた重み付けをする演算をして該演算された画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする請求項2記載の蛍光画像撮像装置。Claims wherein the statistic calculation means, characterized in that by the operation of the weighting according to the degree of interest in the range where the constant in said fluorescence image and calculates a representative value of the calculated image signals fluorescence imaging apparatus in claim 2 wherein. 前記統計量算出手段が、前記蛍光画像内または前記反射画像内の所定の範囲に関心度に応じた重み付けをする演算をして該演算された画像信号の代表値を算出するものであることを特徴とする請求項21または23記載の蛍光画像撮像装置。  The statistic calculation means calculates a representative value of the calculated image signal by performing an operation for weighting a predetermined range in the fluorescent image or the reflected image according to the degree of interest. 24. The fluorescence imaging apparatus according to claim 21 or 23, wherein 前記画像信号の代表値が、輝度信号またはY信号に関する最大値、最小値、平均値、最大値と標準偏差の組み合わせ、最小値と標準偏差の組み合わせおよび平均値と標準偏差の組み合わせの少なくとも1つであり、該統計量の最大値、最小値、平均値のいずれかが小さいとき前記倍率を小さくし、大きいとき前記倍率を大きくすることを特徴とする請求項1から26いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。The representative value of the image signal is at least one of a maximum value, a minimum value, an average value, a combination of a maximum value and a standard deviation, a combination of a minimum value and a standard deviation, and a combination of an average value and a standard deviation with respect to a luminance signal or a Y signal. 27. The magnification is reduced when any of the maximum value, the minimum value, and the average value of the statistic is small, and the magnification is increased when the statistic is large. Fluorescence imaging device. 前記読出手段が、前記有効範囲に応じて読出周波数を制御するものであることを特徴とする請求項5、10、15または20記載の蛍光画像撮像装置。The reading means, before the fluorescence imaging apparatus of claim 5, 10, 15 or 20, wherein the controls the readout frequency depending on Kieu effective range. 前記画像信号に基づく画素データが、9bit以上のbit数で示される場合、該データが上位8bit以下のbit数で示されるようビットシフトするビットシフト手段を備え、
前記統計量算出手段が、該ビットシフトされた前記画素データに基づいて前記代表値を算出するものであることを特徴とする請求項1から27いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。
When the pixel data based on the image signal is indicated by the number of bits of 9 bits or more, it includes a bit shift means for performing a bit shift so that the data is indicated by the number of bits of the upper 8 bits or less,
28. The fluorescent image capturing apparatus according to claim 1, wherein the statistic calculation unit calculates the representative value based on the pixel data shifted by the bit shift.
前記照射手段、前記撮像手段および前記読出手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態であることを特徴とする請求項1から28いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。  29. The endoscope according to any one of claims 1 to 28, wherein a part or all of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit are in the form of an endoscope having an insertion portion that is inserted into a living body. Fluorescent imaging device. 前記照射手段、前記撮像手段および前記読出手段の一部が前記挿入部に配設され、前記挿入部に配設された部分以外の前記照射手段、前記撮像手段および前記読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、前記倍率制御手段に前記倍率を制御される前記結像系が前記プロセッサ部内に配設されるものであることを特徴とする請求項1から29いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。  A part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit other than the portion disposed in the insertion unit is a processor. 30. The structure according to claim 1, wherein the imaging system whose magnification is controlled by the magnification control means is disposed in the processor unit. The fluorescent image capturing device according to item. 前記照射手段、前記撮像手段および前記読出手段の一部が前記挿入部に配設され、前記挿入部に配設された部分以外の前記照射手段、前記撮像手段および前記読出手段の一部がプロセッサ部に配設される構成であり、前記倍率制御手段に制御される前記結像光学系が前記挿入部内に配設されるものであることを特徴とする請求項1から29いずれか1項記載の蛍光画像撮像装置。  A part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit is disposed in the insertion unit, and a part of the irradiation unit, the imaging unit, and the reading unit other than the portion disposed in the insertion unit is a processor. 30. The structure according to claim 1, wherein the imaging optical system controlled by the magnification control means is disposed in the insertion portion. Fluorescent imaging device.
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